Ich bin großer Physik-Fan, eigentlich ein Fan von allem, was interessant ist. Deswegen habe ich auch nie, wirklich nicht eine einzige Sekunde Langeweile. Wann immer das Thema Realität tangiert wird und das ist nun mal primär bei der Physik der Fall, bin ich dabei. Selbst in der Arbeitszeit höre ich immer nebenbei Hörbücher.
Superposition beschreibt einen der faszinierendsten und grundlegendsten Aspekte der Quantenmechanik, der besagt, dass ein quantenmechanisches System sich gleichzeitig in mehreren Zuständen befinden kann, bis eine Messung erfolgt. In der klassischen Physik kann ein Objekt nur in einem bestimmten Zustand zu einem bestimmten Zeitpunkt sein. In der Quantenmechanik jedoch verhält sich ein Teilchen, wie zum Beispiel ein Elektron, anders. Es kann sich in mehreren Zuständen gleichzeitig befinden, solange keine Beobachtung oder Messung stattfindet. Wir unterscheiden zwar zwischen der klassischer Physik und Quantenphysik, aber im Grunde scheint auch die klassische Physik nach den Regeln der Quanten zu funktionieren. Wir haben uns daran gewöhnt und denken nicht weiter darüber nach.
Werner Heisenberg und Niels Bohr, zwei Pioniere der Quantenphysik, haben maßgeblich zur Entwicklung des Verständnisses der Superposition beigetragen. Heisenbergs Unschärferelation zeigt, dass es eine fundamentale Grenze gibt, wie genau man komplementäre Eigenschaften eines Teilchens, wie Ort und Impuls, gleichzeitig messen kann. Diese Unschärfe ist eng mit dem Konzept der Superposition verbunden. Solange die Eigenschaften eines Teilchens nicht gemessen werden, befindet sich das Teilchen in einer Superposition all dieser möglichen Zustände. Erst durch die Messung kollabiert die Superposition in einen bestimmten Zustand.
Niels Bohr, durch seine Kopenhagener Deutung, argumentierte, dass die Realität eines quantenmechanischen Systems erst durch die Messung festgelegt wird. Diese Deutung stützt sich stark auf das Konzept der Superposition. Ein quantenmechanisches System existiert nicht in einem bestimmten Zustand, bis es gemessen wird. Bis zu diesem Punkt ist es in einer Überlagerung aller möglichen Zustände. Das klassische Beispiel für Superposition ist das berühmte Gedankenexperiment von Schrödingers Katze, das zeigt, wie ein makroskopisches Objekt (die Katze) in einem überlagerten Zustand (gleichzeitig lebendig und tot) existieren kann, bis eine Messung erfolgt. Die Messung wäre in diesem Fall, die Kiste zu öffnen und nach der Katze zu sehen.
Die Idee der Superposition führt zu vielen Paradoxien und intellektuellen Herausforderungen, da sie unserer alltäglichen Erfahrung widerspricht. Im klassischen Verständnis ist es schwer zu akzeptieren, dass ein System gleichzeitig in mehreren Zuständen existieren kann. Doch in der Quantenmechanik ist dies nicht nur möglich, sondern fundamental. Die mathematische Beschreibung der Superposition erfolgt durch Wellenfunktionen, die die Wahrscheinlichkeit darstellen, dass ein System in einem bestimmten Zustand gefunden wird. Die Wellenfunktion eines Systems kann eine Kombination aus verschiedenen Zuständen sein, was bedeutet, dass das System in einer Superposition dieser Zustände ist.
Die Auswirkungen der Superposition sind weitreichend, insbesondere in der Quanteninformatik. In einem klassischen Computer ist ein Bit entweder 0 oder 1. In einem Quantencomputer jedoch kann ein Qubit, das quantenmechanische Pendant zum Bit, gleichzeitig in einem Zustand der 0, der 1 und einer Überlagerung beider Zustände sein. Diese Fähigkeit, in einer Superposition zu existieren, verleiht Quantencomputern ihr enormes Potenzial für parallele Berechnungen und exponentiell höhere Rechenleistung im Vergleich zu klassischen Computern.
Superposition ist somit nicht nur ein abstraktes Konzept, sondern hat tiefgreifende praktische Anwendungen. Es stellt die Grenzen unseres Verständnisses von Realität und Messung in Frage und eröffnet gleichzeitig neue Möglichkeiten in der Technologie. Die Arbeiten von Heisenberg und Bohr haben den Weg für diese revolutionären Ideen geebnet und unser Verständnis des Universums grundlegend verändert. Die Superposition bleibt ein Schlüsselelement der Quantenmechanik, das uns zwingt, die Natur der Realität und die Rolle des Beobachters neu zu überdenken.
Wenn wir verstehen, dass allein die Hinwendung unserer Aufmerksamkeit in der Welt der Quanten entscheidend ist, denn jede Messung erfordert eine bewusste Herangehensweise, dann schaut es so aus, als wenn unsere komplette Realität ohne ein beobachtendes Bewusstsein nicht eindeutig existieren kann. Ich gehe sogar so weit zu sagen, ohne Bewusstsein kann eine Realität nicht real werden. Ohne Bewusstsein haben wir nur einen Ozean der Möglichkeiten, ohne irgendetwas Konkretes darin.
Für mich sieht es so aus, als wenn die moderne Quantenphysik hier auf fernöstliche uralte Lehren trifft.