Einstein machte Zeit und Ort zu relativen Größen, und jetzt gehen die Physiker noch einen Schritt weiter: Ob etwas passiert oder nicht, kann vom Beobachter abhängen.Nur ein bewusster Quantencomputer kann zeigen, ob eine objektive Realität existiert.Einstein machte Zeit und Ort zu relativen Größen, und jetzt gehen die Physiker noch einen Schritt weiter: Ob etwas passiert oder nicht, kann vom Beobachter abhängen.Nur ein bewusster Quantencomputer kann zeigen, ob eine objektive Realität existiert.Wenn ein Baum im Wald umfällt, aber niemand es sieht, ist der Baum vielleicht doch nicht umgestürzt.Es klingt absurd, aber Quantenphysiker leben seit Jahrzehnten mit diesem Paradoxon.Atomteilchen verwandeln sich nicht von einer diffusen Wolke von Möglichkeiten zu echten Teilchen, bis wir sie messen.Das ist dasselbe wie zu sagen, dass der Baum gefallen ist und nicht gefallen ist, es sei denn, wir überprüfen ihn im Wald.Jetzt macht ein bahnbrechendes Experiment die Quantenwelt noch absurder.Physiker der Griffith University in Australien haben mit Lasern und Prismen ein Gedankenexperiment simuliert, bei dem vier Physiker Quantenmessungen durchführen und sich gleichzeitig gegenseitig messen.Im Experiment sollte der Vierer immer das gleiche Ergebnis erzielen – doch so hat es nicht geklappt.Wenn also zwei Physiker den Baum fallen sehen, steht er vielleicht noch.Die Physikerin Nora Tischler ist alarmiert von ihrem eigenen Experiment, das zeigt, dass die Realität vom Beobachter abhängen kann, denn ohne verlässliche Messungen ist die Wissenschaft in Gefahr.Die Aussicht ist fast zum Verrücktwerden.Denn wenn die Quantenmechanik nicht konsistent ist, müssen wir die Theorie fallen lassen.Das ist schon etwas, denn es erklärt alle bekannten physikalischen und chemischen Reaktionen und bildet die Grundlage aller modernen Technik.Aber wenn die Quantenmechanik Bestand hat, sind die Folgen noch ärgerlicher, denn dann kann die Realität für zwei Beobachter unterschiedlich sein – was bedeutet, dass es keine objektive Realität gibt.Damit haben die Physiker einen wichtigen Teil der für uns intuitiv erfahrbaren Realität wieder demontiert – ein Prozess, der vor mehr als einem Jahrhundert mit Einstein begann.Wir verdanken die moderne Wissenschaft Isaac Newton, und vom 17. bis zum frühen 20. Jahrhundert war das physikalische Weltbild deterministisch.Physiker dachten, dass die Zeit immer von der Vergangenheit in die Zukunft läuft und dass jeder Prozess lokale Ursachen hat, wie eine Reihe von Dominosteinen.Kurz gesagt, sie waren davon überzeugt, dass die Realität absolut ist und genau so funktioniert, wie wir sie sehen, wiegen und messen.Aber mit Einsteins Relativitätstheorie brach diese Weltanschauung zusammen.Die Theorie zeigt, dass Zeit und Ort keine absoluten Größen sind.Wenn irgendwo in der Milchstraße ein Stern explodiert und Astronomen auf der Erde und auf einem fernen Planeten messen, wo und wann die Explosion stattfand, kommen sie zu ganz anderen Ergebnissen.Eines war jedoch sicher: dass der Stern explodierte.Doch auch diese Gewissheit wurde mit dem neuen australischen Experiment nun in Frage gestellt.Atome und ihre Bausteine ​​sind bei weitem nicht so greifbar wie die Objekte, die sie bilden.In unserer makroskopischen Realität ist eine Billardkugel rund, hart und schwer, und Licht breitet sich eindeutig wie Wellen aus.Aber in der Quantenwelt sind Atome und ihre Einzelteile Teilchen und Wellen zugleich.Das zeigt ein berühmtes Experiment aus dem Jahr 1927, bei dem ein Elektron auf eine Platte mit zwei Schlitzen geschossen wird.Wenn ein Detektor direkt hinter den Schlitzen platziert wird, passiert das Elektron als Punktteilchen einen der Schlitze.Bewegt man den Detektor aber weiter von der Platte weg, entsteht ein Lichtmuster, das zeigt, dass auch das Elektron als Welle durch beide Spalte gelaufen ist.Und die Quantenmystik geht noch ein paar Ebenen tiefer.Wenn Sie gegen eine Billardkugel stoßen und diese über die grüne Folie rollen, können Sie jederzeit mit absoluter Sicherheit deren Position und Geschwindigkeit messen.Aber nicht in der nuklearen Welt.Hier kann man die Position eines Elektrons im Raum genau bestimmen, aber nicht gleichzeitig seine Geschwindigkeit.Und umgekehrt.Die Eigenschaft, die wir nicht genau messen können, kann nur durch Berechnung plausibel gemacht werden.Das größte Rätsel ist jedoch, dass die Messung das Teilchen real macht.Vor der Messung ist das Elektron eine diffuse Wolke aus all seinen möglichen Quantenzuständen – ein Elektron dreht sich beispielsweise gleichzeitig im und gegen den Uhrzeigersinn.Es ist in physikalischer Hinsicht eine Überlagerung.Aber erst wenn jemand es misst, wählt es einen konkreten Zustand – etwa eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn – und es wird Realität.Laut Quantenmechanik befinden sich ungestörte Teilchen in allen Zuständen gleichzeitig.Erst wenn wir sie vermessen, werden sie Wirklichkeit – aber ihre Position und Geschwindigkeit lassen sich nicht gleichzeitig bestimmen.Ungestörte Atome und Elementarteilchen wie Elektronen sind nicht so konkret wie Billardkugeln.Das Elektron befindet sich in Superposition: Es hat alle möglichen Quantenzustände und dreht sich beispielsweise im und gegen den Uhrzeigersinn.Das Elektron wird erst real, wenn ein Wissenschaftler es misst.Dann hört die Überlagerung des Elektrons auf und das Teilchen beginnt sich in eine Richtung zu drehen, während der andere mögliche Zustand verschwindet.Position und Geschwindigkeit einer Billardkugel können wir jederzeit genau messen.Aber nicht die eines Elektrons.Wenn wir die Position des Elektrons (l) bestimmen, können wir nicht gleichzeitig seine Geschwindigkeit (r) messen – nur berechnen.Das Messproblem beschäftigte den österreichischen Physiker Erwin Schrödinger so sehr, dass er 1935 mit einem Gedankenexperiment die Absurdität der Quantenmechanik entlarvte.In Gedanken steckte er eine Katze in eine geschlossene Kiste mit einem radioaktiven Atom, einem Hammer und einer Flasche mit Blausäure.Wenn das Atom zerfällt, zerschmettert der Hammer die Flasche und die Blausäure tötet die Katze.Aber Radioaktivität ist ein unbestimmter Quantenprozess, daher kann man nicht genau vorhersagen, wann der Zerfall eintritt, sodass man nach einiger Zeit von außen nicht mehr erkennen kann, ob das Tier lebt oder nicht.Mit anderen Worten, die Katze befindet sich in Überlagerung und ist sowohl tot als auch lebendig, was unserer Erfahrung nach unmöglich ist.Teilchen befinden sich gleichzeitig in allen Quantenzuständen, bis wir sie messen.Es ist wie eine Katze in einer Kiste, die tot und lebendig ist, bis wir die Kiste öffnen und nachsehen.Die einzige Möglichkeit, eine endgültige Antwort zu erhalten, besteht darin, eine Messung vorzunehmen, um festzustellen, ob sich eine tote oder lebendige Katze in der Box befindet.1967 forderte der ungarische Physiker Eugene Wigner die Paradoxien von Messung und Überlagerung mit einem neuen Gedankenexperiment heraus: Er bezog das Bewusstsein mit ein.Wigners Ziel war es, die Aussage zu testen, dass beispielsweise ein Elektron erst durch eine bewusste Messung real wird, also einen bestimmten Zustand wählt, etwa eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn.Mit anderen Worten, unser eigenes Bewusstsein erschafft Realität.Im Gedankenexperiment ersetzte er Schrödingers Katze durch einen Freund, der in einem geschlossenen Labor ein Elektron misst.Wigners Freund trifft freie Entscheidungen und misst das Elektron, wann immer er will.Währenddessen modelliert Wigner seine Experimente von außen mit quantenmechanischen Berechnungen.Die Frage ist, wann Realität wird: sobald der Freund das Elektron misst oder erst, wenn Wigner das Messergebnis kennt?Solange Wigner nicht weiß, ob die Messung durchgeführt wurde, und nicht weiß, was das Ergebnis davon ist, sind das Elektron, der Freund, das Messgerät und das Labor der Mathematik nach in Überlagerung.Dieser Zustand wird nicht durch die Realität ersetzt, bis der Freund Wigner das Ergebnis mitteilt.Eugene Wigner selbst hatte jedoch keine Zweifel daran, dass die Überlagerung bereits bei der ersten Messung durch die Realität ersetzt wird, dh wenn sein Freund das Messergebnis sieht.Und er hielt es für Unsinn zu glauben, dass bewusste Menschen in Superposition versetzt werden könnten.Laut dem ungarischen Physiker Eugene Wigner erschafft unser eigenes Bewusstsein Realität, wenn wir ein Teilchen messen.Die wahrscheinlichste quantenmechanische Erklärung dafür ist einfach.Wenn ein Objekt groß genug ist und genügend Atome enthält, kollabieren die Überlagerungen der Atome von selbst, weshalb sich Physiker und Katzen nicht gleichzeitig in zwei gegensätzlichen Zuständen befinden können.Das klingt wunderbar vernünftig und beruhigend.Aber was, wenn der ungarische Nobelpreisträger falsch lag?Die Frage stellt sich aus zwei Gründen.Erstens sagen moderne Theorien der Physik voraus, dass die Quantenmechanik nicht nur die Welt der Atome beherrscht, sondern auch der Mechanismus hinter Schwerkraft, Zeit und Raum ist.Und wenn die Quantenmechanik das gesamte Universum beherrscht, sind bewusste Menschen wahrscheinlich keine Ausnahme.Zweitens beginnen Physiker jetzt, die Grenzen großer Systeme zu erweitern, die sie experimentell überlagern können.2021 stellte der Quantenphysiker Shlomi Kotler vom US-amerikanischen National Institute of Standards and Technology einen neuen Rekord auf: Ihm gelang es, zwei Aluminiummembranen durch Mikrowellen so in Bewegung zu versetzen, dass sie gleichzeitig auf und ab schwingen.Die Membranen waren 0,01 Millimeter lang und halb so breit und enthielten eine Billion Atome.Im Vergleich zu einem Elektron, von dem jedes Aluminiumatom 13 enthält, sind sie gigantische Systeme.Taras sind nur 20-mal so lang, und mehrere Forschungsgruppen wollen nun sehen, ob sie zwei etwas größere Membranen übereinanderlegen können, um darauf Bärtierchen zu platzieren.Wissenschaftler haben kleine Membranen gleichzeitig auf- und abschwingen lassen.Auf solche Membranen wollen sie nun 0,2 mm große Bärtierchen setzen, damit sie sich als Partikel überlagern.In diesem Fall bewegen sich die Bärtierchen gleichzeitig mit den Membranen auf und ab und befinden sich somit an zwei Orten gleichzeitig.Und wenn Sie Bärtierchen überlagern können, warum nicht Menschen?Vor sechs Jahren hat der Quantenphysiker Caslav Brukner von der Universität Wien Wigners Gedankenexperiment neu aufgelegt.Er wollte sehen, ob Wigners Theorie – dass ein Teilchen in der Quantenwelt real wird, sobald der Freund im Labor seinen Zustand misst – Sinn macht.Brukner führte das erstaunlichste Quantenphänomen ein, das es gibt: Verschränkung.Mit zwei verschränkten Lichtteilchen als Schlüssel können Physiker sozusagen die Tür öffnen und die verborgene Realität des verschlossenen Labors sehen.Verschränkung tritt auf, wenn zwei Lichtteilchen (Photonen) als Paar erzeugt werden.Die Quanteneigenschaften der Teilchen sind gebunden, sie bilden also ein System.Und es wurde experimentell nachgewiesen, dass die Verschränkung auch dann noch besteht, wenn die Teilchen so weit voneinander entfernt sind, dass sie nicht miteinander kommunizieren können.Während ihrer Reise überlagern sich die Photonen und schwingen daher in vertikalen und horizontalen Wellen, aber sobald ein Detektor misst, dass beispielsweise ein Teilchen vertikal schwingt, entscheidet sich das andere dafür, horizontal zu schwingen.In Caslav Brukners Version von Wigners Gedankenexperiment spielen zwei Physiker, Alice und Bob, die Rolle von Wigner, und Charlie und Dorthe spielen Wigners Freund.Charlie und Dorthe sind jeweils in einem verschlossenen Labor, während Alice und Bob draußen sind.Ein Paar verschränkter Lichtteilchen wird getrennt, ohne sie zu messen, eines wird zu Charlie und das andere zu Dorthe geschickt.Wenn sie die Teilchen empfangen, liegen sie in Überlagerung und schwingen beispielsweise vertikal und horizontal.Dann misst Charlie sein Photon, das danach nur noch vertikal schwingt, und aufgrund der Verschränkung zeigt Dorthes gleichzeitige Messung, dass ihr Photon horizontal schwingt.Nach der Messung sendet Charlie sein Photon an Alice, während Dorthe ihr Photon an Bob sendet.Alice und Bob werfen nun beide eine Münze, um festzustellen, ob sie ihre Lichtteilchen direkt messen oder warten.Wenn es Kopf ist, messen sie sofort.Dies ist gleichbedeutend damit, ihren Freunden die Türen zu öffnen und nach ihren Ergebnissen zu fragen.Experimente zeigen, dass eine neue Messung kurz nach der ersten immer das gleiche Ergebnis liefert.Wenn es um Münzen geht, werden sie später messen.Dann kennen sie die Messergebnisse ihrer Freunde nicht, und nach ihrer eigenen Messung überlagern sich aus der Perspektive von Alice und Bob sowohl die Lichtteilchen als auch Charlie und Dorthe selbst.Nach mehreren tausend Wiederholungen des Experiments berechnen Alice und Bob die Messergebnisse von Charlie und Dorthe.In Eugene Wigners Experiment mit sich selbst als Beobachter wurde das Messergebnis des Freundes mathematisch als verborgene Variable beschrieben, aber in Caslav Brukners Version sind die Berechnungen in der Realität der Teilchenverschränkung verankert, und viele Quantenzustände können ausgeschlossen werden.Alice und Bob wissen, dass ihre Freunde entweder 1-0 (vertikal-horizontal) oder 0-1 gemessen haben, aber niemals 1-1 oder 0-0, da ein verschränktes Teilchen bei der Messung immer den entgegengesetzten Zustand seines Partners hat.Zwei Forscherteams messen die gleichen Partikel.Sie liegen in Überlagerung, aber es ist nicht sicher, ob sie bei der ersten oder zweiten Messung real werden.Dadurch sind die Ergebnisse nie für alle Beobachter gleich.Zwei Photonen erreichen Charlie und Dorthe in ihren verschlossenen Labors, wo Alice und Bob Wache stehen.Die Photonen überlagern sich und schwingen sowohl horizontal als auch vertikal, und sie sind verschränkt, sodass eine Messung an einem Photon eine direkte Auswirkung auf das andere hat.Misst Charlie sein Photon, endet die Überlagerung aus seiner Sicht sofort.Er misst, dass das Photon horizontal schwingt, und da sein Photon mit Dorthes verschränkt ist, misst sie, dass ihr Photon vertikal schwingt.Sie senden die Photonen an Alice und Bob.Aus ihrer Sicht befinden sich sowohl die Photonen als auch Charlie und Dorthe selbst in Überlagerung, bis sie sich selbst messen, aber die Frage ist, wann die Überlagerung tatsächlich endet und die Teilchen real werden.Um das festzustellen, werfen Alice und Bob eine Münze.An der Spitze messen sie sofort – gleichbedeutend mit dem Öffnen der Tür und der Abfrage des Ergebnisses – und die Überlagerung stoppt sofort.Bei Münzen messen sie später, also endet auch die Überlagerung später.Das Experiment wird viele Male wiederholt.Dann berechnen Alice und Bob die Ergebnisse ihrer Kollegen statistisch.Wenn die Überlagerung aufhört, sobald Charlie und Dorthe messen, haben Alice und Bob immer Recht – aber das ist nicht der Fall.Veranstaltungen sind daher nicht immer für alle gleich.Nach den Gesetzen der Quantenmechanik müssen Alice und Bob in der Lage sein, die Messungen von Charlie und Dorthe jedes Mal richtig zu berechnen – wenn das Teilchen bei der ersten Messung Realität wird, wie Wigner dachte.Das Gedankenexperiment erregte kürzlich internationale Aufmerksamkeit, als die Quantenphysikerin Nora Tischler und ihre Kollegen von der Griffith University in Australien ein optisches Experiment durchführten.Optische Instrumente sind zwar nicht bewusst wie Menschen, aber es zeigt, dass es prinzipiell möglich ist, das Gedankenexperiment in der Praxis durchzuführen.In diesem Experiment sind die Physiker Alice und Bob die Messinstrumente, während ihre Kollegen in den geschlossenen Labors, Charlie und Dorthe, die Prismen sind, die vor den Instrumenten stehen.Wenn ein Lichtteilchen in Überlagerung auf das Prisma trifft, passiert es bei horizontaler Schwingung einen Kanal, bei vertikaler Schwingung einen anderen.Dies ahmt die Messungen von Charlie und Dorthe nach, die das Photon zwingen, einen Modus zu wählen.Die Messgeräte von Alice und Bob werden von einem Algorithmus gesteuert, der zufällig entscheidet, ob sofort gemessen oder eine Weile gewartet wird.Eine sofortige Messung bestimmt, ob das Photon durch den horizontalen oder vertikalen Kanal kam.Die spätere Messung erfolgt erst, nachdem das Photon ein weiteres Prisma passiert hat, wo sich der horizontale und der vertikale Kanal wieder vereinen.Beispielsweise bleiben Alice und Bob die Messergebnisse von Charlie und Dorthe verborgen, wenn sie ihre eigenen Messungen durchführen und daher die Ergebnisse ihrer Kollegen ableiten müssen.Mit einem optischen Aufbau wurde ein Gedankenexperiment getestet, bei dem zwei Gruppen von Wissenschaftlern dieselben Teilchen messen.Es lässt Zweifel an der Existenz einer objektiven Realität aufkommen.Da quantenmechanische Messungen auf Statistiken beruhen, wurde dies 90.000 Mal wiederholt.In den allermeisten Fällen haben Alice und Bob die Ergebnisse der Messungen von Charlie und Dorthe richtig abgeleitet – wie erwartet, wenn die Überlagerung aufhört und die Realität bei der ersten Messung eintrifft.Aber manchmal waren ihre Ergebnisse falsch und stellten unser gemeinsames Verständnis der Realität in Frage.Die Ergebnisse können auf zwei Arten interpretiert werden.Die Quantenmechanik kann widersprüchlich sein, weil sie sich nicht selbst beschreiben kann.Daher muss sie trotz ihres unbestreitbaren Erfolgs als universelle Theorie verworfen werden.Aber wenn die Quantenmechanik überlebt, müssen wir uns möglicherweise von der objektiven Realität verabschieden, weil sie für zwei Beobachter anders sein kann.Nora Tischler selbst findet diese Möglichkeit bedenklich, weil Wissenschaft auf Messergebnissen beruht und diese Sichtweise Wissenschaft in Frage stellt.Tischlers Experimente sagen nichts über die Rolle des Bewusstseins aus, denn die verwendeten optischen Komponenten haben kein Bewusstsein.Aber diese Rolle könnte experimentell getestet werden, wenn es Wissenschaftlern gelingt, kleine Quantencomputer mit künstlicher Intelligenz und einer Form des Bewusstseins zu schaffen.Sie müssen klein genug sein, um übereinandergelegt zu werden und können die beiden Prismen in der Rolle von Charlie und Dorthe im optischen Experiment ersetzen.Dann können Physiker testen, ob sich empfindungsfähige Quantencomputer wirklich in Superposition bringen lassen.Wenn dies nicht der Fall ist, wird sich herausstellen, dass bewusste Akteure wie wir selbst nur in einem Zustand existieren und niemals in mehreren widersprüchlichen Quantenzuständen gleichzeitig sein können, wie die Atome, aus denen wir bestehen.In diesem Fall sind Menschen real.Aber wenn Quantencomputer tatsächlich in Superposition sein können, sind fühlende Wesen wie wir vielleicht überhaupt nicht real im normalen Sinne, sondern genauso diffus wie die Wolke aus Elementarteilchen, aus denen wir bestehen.Ja, ich möchte den Science in Image Newsletter mit inspirierenden Artikeln und Werbung für Science in Image per E-Mail erhalten.