Quantenphysik vereinfacht

SP Austen schreibt über eine breite Palette von Themen, mit besonderem Augenmerk auf Themen, die das menschliche Bewusstsein beeinflussen.

In diesem Artikel werde ich versuchen, einige der grundlegenden Konzepte der Quantenphysik in laienhafter Sprache zu erklären.

Die Quantenphysik ist ein sehr umfangreiches und komplexes Thema, und zwar oft so sehr, dass es schwer sein kann, wirklich zu verstehen, was sie bedeutet, oder die Implikationen hinter den wissenschaftlichen Erkenntnissen und Erklärungen zu begreifen, wie das Universum wirklich funktioniert.

Das Wesen der Quantenphysik beinhaltet weniger konventionelle wissenschaftliche Konzepte wie Zeitlosigkeit, multiple Dimensionen und multiple Universen. Quantenphysiker haben sich von der rein mechanistischen Sichtweise der Realität entfernt und stehen daher etwas am Rande der konventionellen wissenschaftlichen Modelle des Universums.

Viele der Ideen der Quantenphysik scheinen auch die alten mystischen Lehren der Yogis und Gurus über die langen Jahrhunderte hinweg zu bestätigen. Daher kann die Quantenphysik als ausgesprochen unkonventionell, mystisch und spirituell erscheinen.

Teilchen und Wellen

In der Quantenphysik werden große Teilchenbeschleuniger, die oft einen Umfang von mehreren Kilometern haben, zur Durchführung von Experimenten zur Untersuchung der Struktur und der Natur von Atomen verwendet. Bei diesen Experimenten werden atomare Strukturen auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt, die sich der Lichtgeschwindigkeit annähern, und durch Kollisionen zertrümmert, um herauszufinden, woraus die Atome bestehen und wie sie sich verhalten. Es gibt einen Large Hadron Collider in der Schweiz und einen in Kalifornien sowie Tausende von anderen in der ganzen Welt.

Ein Hadron ist im Grunde ein subatomares Teilchen, das aus zusammengesetzten Elementen besteht, die als Quarks bekannt sind und durch starke elektromagnetische Kräfte zusammengehalten werden, und der Begriff kann verwendet werden, um auf ein Teilchen zu verweisen, oder wir können diese subatomaren Strukturen einfach Teilchen nennen.

Was die Quantenphysiker bei diesen Experimenten herausgefunden haben, ist, dass sich die Bestandteile der Atome auf widersprüchliche Weise verhalten, manchmal scheinen sie tatsächlich harte, physikalische Teilchen zu sein und manchmal verhalten sie sich eher wie Energiewellen. Die Wissenschaftler wissen bereits, dass Atome auf subatomarer Ebene riesige Bereiche des Raums umfassen und dass die Bestandteile der Atome selbst innerhalb dieses riesigen offenen Raums unendlich klein sind.

Um eine Vorstellung vom „leeren Raum“ eines Atoms zu bekommen, könnte man zum Beispiel den Kern im Zentrum eines Atoms mit einem Sandkorn im Zentrum einer riesigen Kathedrale vergleichen. Die Elektronen und Protonen des Atoms, die um ihn herumschwirren, wären erbsengroße Einheiten, die vom Kern so weit entfernt sind wie die Außenwände der Kathedrale vom Altar, und die alle in dieser gewaltigen Leere agieren, die wir Atom nennen. Es ist nur die enorme Geschwindigkeit der schwirrenden Elektronen und Protonen, die die materielle Dichte von allem, was wir in der materiellen Welt manifestiert sehen, erzeugt. Der Rest ist leerer Raum.

Im Grunde ist alles, was wir mit unseren physischen Körpern sehen und berühren können, eine Verdichtung dieser Energie, wie wir sie im Atom finden. Wenn wir sie nicht sehen oder berühren können, ist die Energie frei, aber immer in der Atmosphäre um uns herum vorhanden. Die Natur verabscheut ein Vakuum! Diese Energie kann sich in materielle Substanz verwandeln, die wir sehen und berühren können, oder sie kann aus unserem Bewusstsein verschwinden. Sie kann also zwischen „fest“, wie beim Teilchen, oder als „Energie“ in Form einer Welle wechseln.

Auch das Licht selbst verhält sich in diesem Entweder-oder-Modus, manchmal erscheint es als Lichtteilchen, manchmal als elektromagnetische Lichtwellen. Lichtteilchen werden als Photonen bezeichnet, und in der Quantenphysik geht man davon aus, dass sich diese Photonen in Energiepaketen, den Quanten, bewegen, wodurch die Quantenphysik ihren Namen erhielt.

Das, was wir als feste Materie in allen Formen der atomaren Struktur betrachten, ist also nicht definitiv so, sondern nur relativ zu anderen physikalischen Komponenten, die mit ihr interagieren, wie zum Beispiel unser eigener physischer Körper und unsere Sinne. Atome können von einem Moment zum anderen sowohl Teilchen als auch Energiewellen darstellen.

Einsteins berühmte Gleichung E = mc2 besagt, dass Masse Energie ist und dass Energie in Masse und Masse wieder in Energie umgewandelt werden kann. Einfach ausgedrückt: Das ganze Universum ist Energie, die sich zu Masse oder Materie formt.

Atomische Strukturen

Auf subatomarer Ebene haben Quantenphysiker herausgefunden, dass Teilchen sowohl zerstört werden können als auch unzerstörbare oder ewige Eigenschaften aufweisen. Sie tauchen nur in verschiedenen Formen wieder auf, manchmal als Teilchen, manchmal als Wellen, und oft wechseln sie zwischen dem einen und dem anderen.

Obwohl wir alle feste Materie als sehr fest für unser Sehen und Fühlen empfinden, ist es in der Quantenphysik wohlbekannt, dass auf der subatomaren Ebene diese atomaren Strukturen mit kolossalen Geschwindigkeiten herumschwirren, wie oben beobachtet, und sich in einem ständigen Zustand dynamischer Bewegung befinden. Nur die unglaubliche Geschwindigkeit der Elektronen, Protonen und Neutronen verleiht allem den Eindruck von Festigkeit. Wie die Mystiker behaupteten, ist alles in der materiellen Welt nur eine Illusion.

Die Quantenphysik kennt über 200 Arten von Hadronen, die unter den atomaren Teilchen zu finden sind, darunter auch die Quarks, die nur einige dieser Bestandteile sind. Diese Hadronen oder Teilchen werden in Blasenkammern für kürzeste Zeiträume, weniger als ein Millionstel einer Sekunde, beobachtet. Atomare Strukturen werden dann als ein kontinuierliches und dynamisches Zusammenspiel von Energie gesehen, die sich von einem Seinszustand in einen anderen bewegt. Nichts ist statisch.

Ein weiterer Aspekt der Teilchen ist, dass es in der Natur keinen fundamentalen Grundbaustein zu geben scheint, d.h. ein ultimatives subatomares Teilchen, und dass jedes Teilchen aus sich selbst heraus andere Teilchen erzeugt, die wiederum das Teilchen erzeugen, das es erzeugt hat! Das ist wirklich eine Frage, was war zuerst da, das Huhn oder das Ei?

Es findet ein ständiger und dynamischer Austausch von Energie in einem nie endenden Kreislauf statt. Ein Recycling von Energie, von Hadronen, Teilchen, elektromagnetischen Wellen. Es scheint also, dass das Wesen der materiellen Welt nur ein Kontinuum dieses Energieflusses ist, bei dem E = mc2 kontinuierlich, ad infinitum.

Ein weiterer bemerkenswerter Aspekt der Quantenphysik ist, dass das Universum aus Myriaden von Hologrammen zusammengesetzt zu sein scheint. Jedes Teilchen ist nur ein Spiegelbild eines anderen Teilchens, und jedes Teilchen spiegelt jedes andere Teilchen. Wie so viele Myriaden von Tautropfen auf dem Gras spiegelt sich die Sonne mikroskopisch in jedem einzelnen Tautropfen wider.

Was ist dann die Wirklichkeit?

Viele spirituelle Lehren, wie die des Buddhismus und des Hinduismus, vertreten die Auffassung, dass die letztendliche Wirklichkeit aus dem Nichts besteht, aus geistiger Stille, aus vollkommener Ruhe, einem Ort reiner Leere, wo es keine Konzepte von Zeit, Raum, Ort oder Form gibt. Die Welt selbst wird als Maya oder Illusion angesehen.

Doch genau in dieser Leere befindet sich das Leben selbst. Es ist diese Leere, dieser Raum oder die Leere, in der die zugrunde liegende Realität der Existenz tatsächlich existiert. Denken Sie an unsere Analogie mit der Kathedrale; der Raum ist wichtig, er ist der Ort, an dem die Lebenskraft zu finden ist, die elektromagnetische Kraft, die alles zusammenhält und die Atome in Bewegung setzt.

Genauso wie die atomaren Strukturen aller Dinge gibt es eine riesige Leere im Raum, die eigentlich das Zentrum des Lebens selbst ist. Sie hat keine wirkliche Form an sich und kann manchmal als feste Masse (Teilchen) oder als reine Energie (Welle) interpretiert werden, wobei sie weder das eine noch das andere ist, sondern beides.

Quantenphysiker haben versucht, genau zu messen, wo sich ein bestimmtes Teilchen in ihren Experimenten befinden könnte, aber es gibt keinen wirklich gut definierten Impuls, der definitiv nachverfolgen kann, wo sich ein Teilchen zu einem bestimmten Zeitpunkt befinden könnte, und der Impuls des Teilchens selbst hat auch keine eindeutige Umlaufbahn. Außerdem kann es sich jederzeit in eine Welle verwandeln! Die Natur der Realität scheint also aus etwas zu bestehen, das die Quantenphysiker ein Quantenfeld nennen. Dieses Quantenfeld ist die Leere, die Leere, auf der die gesamte manifestierte Realität ruht.

Die Quantenphysik sagt uns also, dass das, was wir in Teilchenbeschleunigern beobachten können, in Wirklichkeit eine große Anzahl potenzieller Wahrscheinlichkeiten ist, aber kein bestimmtes Ziel oder Ergebnis. Bei der Messung der Auswirkungen von Teilchenkollisionen in Blasenkammern legen die Hadronen unzählige Spuren, die fotografiert und dann am Computer ausgewertet werden, um mehr über sie und ihr Verhalten zu erfahren.

Allerdings bleibt das meiste davon ein Rätsel, sogar für die Quantenphysiker selbst. Diese Wissenschaftler haben sogar festgestellt, dass die Natur der Wissenschaftler, die solche Phänomene wie Teilchen beobachten, das Ergebnis ihrer Experimente beeinflusst.

Eine Schlussfolgerung ist, dass die Natur des Universums auf der Quantenebene darin besteht, dass alles, was wir beobachten, ein Prozess von Wahrscheinlichkeiten ist, aber nicht definitiv vorhersagbar, und dass alles, was wir sehen, ob Lebewesen oder so genannte unbelebte Objekte, in Wirklichkeit eine pulsierende, lebendige Kraft ist und nicht vollständig von anderen Lebewesen oder Objekten getrennt werden kann, da es nur ein komplexes, einheitliches Ganzes gibt.

Dies deckt sich natürlich mit den Gedanken von Mystikern, Yogis und spirituellen Lehrern aller Zeiten, dass alles eins ist, dass alles miteinander verbunden ist, dass alles lebendig ist, dass nichts stirbt, sondern nur seine Form und Struktur von einem Zustand in den nächsten ändert.

Nach den Erkenntnissen der Quantenphysik gibt es also ein vereinigendes Prinzip, das hinter dem manifestierten Universum wirkt. Dieses vereinheitlichende Prinzip, das alle Zeit und allen Raum umfasst, könnte nach Ansicht der alten Mystiker als Gott bezeichnet werden.

fritjofcapra.net

Der Teilchenphysiker Fritjof Capra schrieb 1975 ein brillantes Buch mit dem Titel Das Tao der Physik, das östliche Mystik und Quantenphysik miteinander verbindet. Ich empfehle jedem, der ernsthaft an diesem Thema interessiert ist, dieses Buch zu lesen. Er erklärt sehr anschaulich, wie Physiker entdeckt haben, dass ihr innerer Zustand der Erwartung während ihrer Experimente mit Hadronen in Teilchenkammern tatsächlich das Ergebnis der Experimente beeinflussen würde. Dies wurde viele Male wiederholt. Diese Experimente haben immer wieder gezeigt, dass Materie im Grunde intelligente Energie ist und auf uns reagiert. Im Grunde genommen wird die Welt durch unsere Erwartungen an sie geformt.

Das Tao der Physik ist meiner Meinung nach eines der wichtigsten Bücher der Neuzeit; seine Auswirkungen auf das Studium und die Entwicklung des menschlichen Bewusstseins und die Natur der Wirklichkeit sind von größter Bedeutung. Es ist gleichzeitig eine wunderbare Studie über Quantenphysik und die tieferen Offenbarungen der Mystik.