100 Jahre Quantenmechanik

[Dia_Logos]

Am 4. Februar 2025 wird in Paris am Sitz der Unesco das International Year of Quantum Science and Technology eröffnet. Auch die Deutsche Physikalische Gesellschaft feiert das 100-jährige Jubiläum der Quantenmechanik. Die Forschung dazu ist eng mit Max Planck und Werner Heisenberg verknüpft.

https://www.mpg.de/24107694/quantenjahr-2025-auftakt

"Es gab eine Zeit, in der die Grammatik der Welt aufgeklärt schien: An der Wurzel der gesamten Formenvielfalt der Realität gab es offenbar nur Materieteilchen, von wenigen Kräften bewegt. Die Menschheit konnte glauben, sie habe den Schleier der Göttin Maja gelüftet: den Urgrund der Realität erblickt. Aber das währte nicht lange: Viele Fakten tanzten aus der Reihe.

Bis im Sommer 1925 ein 23-jähriger Deutscher loszog, um auf einer stürmischen Nordseeinsel Tage in aufwühlender Einsamkeit zu verbringen: auf Helgoland, der «heiligen Insel». Hier kam er auf eine Idee, die es ermöglichte, alle widerspenstigen Fakten zu berücksichtigen und die mathematische Struktur der Quantenmechanik zu schaffen, die <<Quantentheorie». Die wohl größte wissenschaftliche Revolution aller Zeiten. Der junge Mann war Werner Heisenberg (1901-1976)."

(Carlos Rovelli, Helgoland)

[Consul]

Leider sind auch 100 Jahre nach ihrer Erfindung grundlegende physikalische und metaphysische/ontologische Fragen immer noch offen.

"Die Quantenmechanik ist, zumindest auf den ersten Blick und zumindest teilweise, eine mathematische Maschine zur Vorhersage des Verhaltens mikroskopischer Teilchen – oder zumindest der Messgeräte, mit denen wir dieses Verhalten erforschen – und in dieser Hinsicht ist sie überaus erfolgreich: In puncto Leistungsfähigkeit und Präzision übertrifft sie jede bisherige Theorie um Längen. Mathematisch ist die Theorie gut verstanden; wir wissen, aus welchen Teilen sie besteht, wie sie zusammengesetzt sind und warum das Ganze im mechanischen Sinne (d. h. in einem Sinne, der sich durch die Beschreibung des inneren Reibens von Zahnrädern erklären lässt) so funktioniert, wie es funktioniert, und wie die an einem Ende eingespeisten Informationen in das umgewandelt werden, was am anderen Ende herauskommt. Die Frage, welche Art von Welt sie beschreibt, ist jedoch umstritten; es besteht unter Physikern und Philosophen sehr wenig Einigkeit darüber, wie die Welt gemäß der Quantenmechanik beschaffen ist. Minimal interpretiert beschreibt die Theorie eine Reihe von Fakten über die Wirkung der mikroskopischen Welt auf die makroskopische, wie sie unsere Messinstrumente beeinflusst, beschrieben in Alltagssprache oder der Sprache der klassischen Mechanik. Uneinigkeit herrscht darüber, wie eine mikroskopische Welt, die unsere Apparate in der vorgeschriebenen Weise beeinflusst, intrinsisch ist oder überhaupt sein könnte; oder wie diese Apparate selbst aus mikroskopischen Teilen der von der Theorie beschriebenen Art aufgebaut sein könnten.
Das würde eine Interpretation der Theorie liefern: eine angemessene Darstellung der Welt gemäß der Quantenmechanik, intrinsisch und von Grund auf." [Google Translate]

SEP: Quantenmechanik [Google Translate]

"Trotz ihres Status als Kernstück der modernen Physik besteht unter Physikern und Physikphilosophen kein Konsens darüber, was uns der empirische Erfolg der Quantentheorie über die physikalische Welt verrät. Dies führt zu einer Reihe philosophischer Fragen, die als „Interpretation der Quantenmechanik“ bekannt sind. Diese Terminologie sollte jedoch nicht zu dem Schluss verleiten, wir hätten es mit einem uninterpretierten mathematischen Formalismus ohne Bezug zur physikalischen Welt zu tun. Vielmehr gibt es einen gemeinsamen operativen Kern, der aus Rezepten zur Berechnung von Wahrscheinlichkeiten für Ergebnisse von Experimenten an Systemen besteht, die bestimmten Zustandsvorbereitungsverfahren unterzogen wurden. Die oft als „Interpretationen“ der Quantenmechanik bezeichneten Ansätze unterscheiden sich darin, welche Elemente, wenn überhaupt, zu diesem gemeinsamen Kern hinzugefügt werden. Zwei der wichtigsten Ansätze, Theorien verborgener Variablen und Kollapstheorien, beinhalten die Formulierung physikalischer Theorien, die sich von der Standardquantenmechanik unterscheiden; die Terminologie „Interpretation“ ist daher umso unpassender." [Google Translate]

SEP: Philosophische Fragen der Quantentheorie [Google Translate]

"Was sagt uns die Quantenmechanik also über die fundamentale Natur der physikalischen Realität? Im Moment nicht viel. Es gibt verschiedene Ansätze zur Quantenmechanik, von denen jeder – oder keiner – eine akzeptable physikalische Theorie hervorbringen könnte. Manchen Ansätzen zufolge ist die Welt deterministisch, anderen zufolge indeterministisch. Manchen zufolge gibt es Teilchen auf der fundamentalen Ebene, anderen zufolge gibt es nur Wellen (in einem hochdimensionalen Raum). Einer Theorie zufolge verzweigt sich der Inhalt des Universums, einschließlich der Menschen, ständig in mehrere Kopien. Die Frage, welche Theorie richtig ist, ist zum Teil eine Frage empirischer Untersuchungen durch die Experimentalphysik. Zum Teil ist sie aber auch eine Frage theoretischer Untersuchungen, sowohl von Physikern als auch von Philosophen, da unklar ist, welche Phänomene von einer empirisch adäquaten Theorie erfasst werden müssen, und es ist unklar, was die jeweilige Theorie über die Phänomene aussagt. Es ist nicht einmal klar, wie viele verschiedene Theorien es gibt. Inzwischen sollte jede metaphysische Behauptung der Form „Die Quantenmechanik zeigt, dass …“ mit Misstrauen betrachtet werden." [Google Translate]

(Lewis, Peter J. "Metaphysics and Quantum Physics." In The Routledge Companion to Metaphysics, edited by Robin Le Poidevin, Peter Simons, Andrew McGonigal, and Ross P. Cameron, 517-526. Abingdon: Routledge, 2009. p. 525)

"[Die Quantenmechanik] ist eine Theorie, bei der wir keine Ahnung haben, wovon wir reden, weil wir keine Ahnung haben, was (wenn überhaupt) die grundlegenden mathematischen Strukturen der Theorie darstellen." [Google Translate]

(Lewis, Peter J. Quantum Ontology: A Guide to the Metaphysics of Quantum Mechanics. New York: Oxford University Press, 2016. p. 23)

"Auf der Grundlage der Quantenmechanik lassen sich nur sehr wenige vorbehaltlose Schlussfolgerungen ziehen: Metaphysische Behauptungen der Form „Die Quantenmechanik zeigt, dass …“ müssen sehr sorgfältig behandelt werden und sind in ihrer allgemeinen Aussage wahrscheinlich falsch. Das bedeutet jedoch nicht, dass das Nachdenken über die Quantenontologie eine nutzlose Übung ist. Die empirisch fundierte Debatte über ontologische Fragen, die die Quantenmechanik anregt, unterscheidet sich oft deutlich von den üblichen Debatten über diese Fragen, und auch die Bandbreite der Möglichkeiten ist oft unterschiedlich. Auch wenn die Quantenmechanik viele ontologische Fragen nicht klärt, verschiebt sie die Debatte auf interessante und fruchtbare Weise. Darüber hinaus können die metaphysischen Konsequenzen der verschiedenen Interpretationen der Quantenmechanik in manchen Fällen auf die Haltbarkeit dieser Interpretationen zurückwirken. Wenn eine Interpretation kein kohärentes metaphysisches Bild der Welt liefern kann, kann sie nicht als adäquate deskriptive Theorie angesehen werden.
Die Quantenmechanik ist faszinierend und frustrierend. Ihre Phänomene lassen sich erstaunlich schwer in einen kohärenten ontologischen Rahmen einordnen. Die Rahmen, die wir letztendlich erhalten, sind faszinierend revisionistisch, aber auch frustrierend problematisch. Das Beste, was wir sagen können, ist, dass nicht alles in unserem klassischen Weltbild richtig sein kann." [Google Translate]

(Lewis, Peter J. Quantum Ontology: A Guide to the Metaphysics of Quantum Mechanics. New York: Oxford University Press, 2016. p. 182)

"Die beiden Säulen der modernen Physik sind die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantentheorie. Der Status dieser beiden theoretischen Systeme ist jedoch völlig unterschiedlich. Die Allgemeine Relativitätstheorie ist, in ihren eigenen Worten, völlig klar und präzise. Sie präsentiert eine neuartige Darstellung der Raum-Zeit-Struktur, deren vollständiges Verständnis einige Anwendung und Mühe erfordert. Doch was die Theorie aussagt, ist eindeutig. Je mehr man sich damit beschäftigt, desto klarer wird sie, und es gibt unter Anhängern der Allgemeinen Relativitätstheorie keine großen Debatten über ihr Verständnis. (Die einzige Unklarheit besteht genau dort, wo die Materieverteilung in der Theorie mithilfe des Spannungs-Energie-Tensors dargestellt werden muss. Einstein bemerkte, dieser Teil seiner Theorie sei „minderwertiges Holz“, während der Teil, der die Raum-Zeit-Struktur selbst beschreibt, „edler Marmor“ sei.) Im Gegensatz dazu besteht unter Physikern keinerlei Konsens darüber, wie die Quantentheorie zu verstehen ist. Es gibt einfach keine präzise, exakte physikalische Theorie namens „Quantentheorie“, die hier vorgestellt werden könnte. Stattdessen herrscht heftige Kontroverse." [Google Translate]

(Maudlin, Tim. Philosophy of Physics: Quantum Theory. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2019. p. 2)

"Anders als in der Relativitätstheorie besteht unter Physikern keine Einigkeit darüber, wie die Quantentheorie zu verstehen ist. Tatsächlich ist der Begriff „Quantentheorie“ selbst irreführend: Es gibt keine solche Theorie. Vielmehr gibt es einen mathematischen Formalismus und einige (durchaus effektive) Faustregeln, wie dieser Formalismus verwendet werden kann, um bestimmte Arten von Vorhersagen zu treffen. Hier wird der Unterschied zwischen dem Eisenarbeiter und dem Physikphilosophen deutlich. Der Eisenarbeiter (oder der Physiker im Eisenarbeitermodus) kümmert sich nicht besonders um die Natur der physikalischen Realität: Es reicht aus, die Ergebnisse verschiedener Experimente zu berechnen. Der Physikphilosoph interessiert sich für die zugrunde liegende Realität und kümmert sich nur insoweit um die Vorhersagen, als sie als Beweis dafür dienen können, welche Darstellung der zugrunde liegenden Realität richtig ist." [Google Translate]

(Maudlin, Tim. Philosophy of Physics: Space and Time. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2012. p. xiii)

"Eine physikalische Theorie sollte zwei grundlegende Fragen klar und deutlich beantworten: Was gibt es und was tut/bewirkt es? Die Antwort auf die erste Frage liefert die Ontologie der Theorie, die Antwort auf die zweite Frage ihre Dynamik. Die Ontologie sollte eine präzise mathematische Beschreibung haben, und die Dynamik sollte durch präzise Gleichungen umgesetzt werden, die beschreiben, wie sich die Ontologie entwickeln wird oder könnte." [Google Translate]

(Maudlin, Tim. Philosophy of Physics: Quantum Theory. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2019. p. xi)

[Jörn P Budesheim]

Manche Physiker arbeiten daher nach dem Motto: "shut up and calculate"

[Dia_Logos]

Umfrage: Experten weiter komplett uneins über Quantenmechanik

Eine aktuelle Umfrage unter über 1100 Forschern, die im Fachmagazin Nature veröffentlicht wurde, zeigt, dass Experten nach 100 Jahren Quantenmechanik weiterhin tief uneins über deren Interpretation sind. Die Meinungen spalten sich vor allem bei der grundlegenden Frage, ob die Wellenfunktion – die mathematische Beschreibung eines Quantenzustands – etwas Reales ist oder nur ein Werkzeug:

• 36% der Befragten sehen die Wellenfunktion als real an.
• 47% betrachten sie nur als ein nützliches Werkzeug.
• 8% verstehen sie als subjektive Beschreibung von Wissen über Messergebnisse.

Die Uneinigkeit betrifft jedoch noch andere Aspekte, hier geht es zu dem Artikel: https://www.telepolis.de/features/Umfra ... 05427.html

[Consul]

Umfrage: Experten weiter komplett uneins über Quantenmechanik…

Warum sollte es in der Metaphysik der Quantenphysik anders zugehen als in den anderen Bereichen der Metaphysik, die ebenfalls empirisch unterbestimmt sind? Auch darin sind die vorhandenen empirischen Daten und Fakten mit mehreren Theorien vereinbar. Die Auswahl einer davon muss also anhand nichtempirischer, rein theoretischer Kriterien erfolgen—sogenannter "theoretischer Tugenden"; doch leider herrscht auch hier unter Wissenschaftlern & Wissenschaftstheoretikern Uneinigkeit bezüglich der Liste theoretischer "Tugenden" bzw. "Laster".

"Theoretische Tugenden: Eigenschaften wie Einfachheit, Fruchtbarkeit, Natürlichkeit, Einheitlichkeit und das Fehlen von Ad-hoc-Merkmalen, die eine gute Theorie auszeichnen. Sie werden Tugenden genannt, gerade weil eine Theorie, die sie besitzt, als tugendhaft gilt. Gelegentlich wird Erklärungskraft als unabhängige theoretische Tugend angesehen, aber einige Philosophen gehen davon aus, dass die Erklärungskraft einer Theorie durch Tugenden wie die oben genannten konstituiert wird. McMullin hat eine nützliche Unterscheidung zwischen synchronen Tugenden (wie logischer Konsistenz oder Einfachheit) und diachronen Tugenden (wie Fruchtbarkeit und Zusammentreffen von Induktionen) getroffen, die die Entwicklung (und das Potenzial) einer Theorie im Laufe der Zeit charakterisieren. Diachrone Tugenden sind epistemisch bedeutsam, weil sie sich darauf beziehen, wie eine Theorie auf Druck reagiert, der von den Beweisen oder von anderen Theorien ausgeht. Eine Theorie, die beispielsweise neue Vorhersagen liefert, ist glaubwürdiger als eine Theorie, die ad hoc modifiziert wird, um zu den Daten zu passen. Andere Philosophen hingegen betrachten alle Tugenden als pragmatisch oder ästhetisch." [Google Translate]

(Psillos, Stathis. Philosophy of Science A–Z. Edinburgh: Edinburgh University Press, 2007. p. 243)

"Theoretische Tugenden sind ‚gutmachende‘ Eigenschaften von Theorien, Merkmale, die eine Theorie, die sie aufweist, in gewissem Sinne besser stellen, vielleicht weil die Tatsache, dass eine Theorie diese Merkmale aufweist, uns Grund zu der Annahme gibt, dass diese Theorie wahr ist. Entsprechend sind theoretische Laster ‚schlechtmachende‘ Eigenschaften von Theorien, Merkmale, die eine Theorie, die sie aufweist, in gewissem Sinne schlechter stellen, vielleicht weil die Tatsache, dass eine Theorie diese Merkmale aufweist, uns Grund zu der Annahme gibt, dass diese Theorie falsch ist. Ein Großteil der Metaphysik beschäftigt sich mit dem Versuch, die theoretischen Tugenden und Laster verschiedener Theorien zu bewerten und abzuwägen; dies ist eine der wichtigsten Methoden, mit denen Metaphysiker versuchen, herauszufinden, an welche Theorie sie glauben sollten (dieser Prozess wird manchmal als ‚Kosten-Nutzen-Analyse‘ bezeichnet). In dieser Hinsicht ähnelt metaphysisches Forschen der wissenschaftlichen Praxis, denn Wissenschaftler berücksichtigen auch theoretische Tugenden bei der Wahl zwischen Theorien.
Welche Merkmale von Theorien als theoretische Tugenden und welche als theoretische Laster gelten, ist – wie die meisten Dinge in der Philosophie – höchst umstritten." [Google Translate]

("Theoretical Virtues." In: Helen Beebee, Nikk Effingham and Philip Goff, Metaphysics: The Key Concepts. Abingdon: Routledge, 2011. p. 248)

[Jörn P Budesheim]

Bei diesen Tugenden fehlt die Tugend der Schönheit. Theorien, die schön sind, gelten mit einer höheren Wahrscheinlichkeit als wahr.

[Consul]

Bei diesem Tugenden fehlt die Tugend der Schönheit. Theorien die schön sind, gelten mit einer höheren Wahrscheinlichkeit als wahr.

Womit wird dies begründet? Worin besteht der angebliche objektive Zusammenhang zwischen Schönheit und Wahrheit/Wahrscheinlichkeit?

Die Physikerin Sabine Hossenfelder hat ein Buch mit dem Titel Das hässliche Universum: Warum unsere Suche nach Schönheit die Physik in die Sackgasse führt (2018) geschrieben:

"Eine ketzerische Position: Was läuft falsch in der gegenwärtigen Physik?
Physiker glauben häufig, dass die besten Theorien schön, natürlich und elegant sind. Was schön ist, muss wahr sein, Schönheit unterscheidet erfolgreiche Theorien von schlechten. Sabine Hossenfelder zeigt jedoch, dass die Physik sich damit verrannt hat: Durch das Festhalten am Primat der Schönheit gibt es seit mehr als vier Jahrzehnten keinen Durchbruch in der Grundlagenphysik. Schlimmer noch, der Glaube an Schönheit ist so dogmatisch geworden, dass er nun in Konflikt mit wissenschaftlicher Objektivität gerät: Beobachtungen können nicht mehr länger die kühnsten Theorien wie z.B. Supersymmetrie bestätigen. Um aus dieser Sackgasse herauszukommen, muss die Physik ihre Methoden überdenken. Nur wenn Realität als das akzeptiert wird, was sie ist, kann Wissenschaft die Wahrheit erkennen."

Quelle: https://www.fischerverlage.de/buch/sabi ... 3596297467

"Sie waren sich so sicher. Sie hatten Milliarden darauf verwettet. Jahrzehntelang erzählten sie uns, sie wüssten, wo die nächsten Entdeckungen zu erwarten seien. Sie bauten Teilchenbeschleuniger, schossen Satelliten ins All und installierten Detektoren in unterirdischen Bergwerken. Die Welt machte sich bereit für den nächsten großen Triumph der Physik. Doch der Durchbruch, den die Physiker erwarteten, blieb aus. Die Experimente ergaben nichts Neues.

Es war nicht die Mathematik, die die Physiker im Stich gelassen hatte; es war die Art und Weise, wie sie die Mathematik einsetzten. Sie glaubten, Mutter Natur sei elegant und einfach und liefere uns gütig Hinweise. Sie meinten, ihr Flüstern zu hören, wo sie doch nur mit sich selbst redeten. Nun aber sprach die Natur und sagte laut und deutlich: nichts.

Theoretische Physik ist der Inbegriff einer mathematiklastigen, schwer verständlichen Disziplin. Doch obwohl dies ein Buch über Mathematik ist, werden Sie darin sehr wenig Mathematik finden. Lässt man Gleichungen und Fachausdrücke beiseite, wird Physik zu einer Sinnsuche – einer Suche, die eine unerwartete Wende genommen hat. Welche Gesetze auch immer unser Universum beherrschen, sie sind anders, als die Physiker gedacht hatten. Sie sind anders, als ich gedacht hatte.

»Das hässliche Universum« erzählt davon, wie die gegenwärtige Forschung von ästhetischen Urteilen bestimmt wird. Es erzählt zugleich von mir selbst, als Reflexion über den Sinn und Nutzen dessen, was man mich gelehrt hat. Aber es erzählt auch von den vielen anderen Physikern, die mit demselben Widerspruch zu kämpfen haben: Wir glauben, dass die Naturgesetze schön sind, aber ist zu glauben nicht gerade das, was Naturwissenschaftler vermeiden sollten?"

(Hossenfelder, Sabine. Das hässliche Universum: Warum unsere Suche nach Schönheit die Physik in die Sackgasse führt. Frankfurt/Main: Fischer, 2024. S. 9-10)

"KURZ GESAGT
* Physiker arbeiten viel mit Mathematik und sind wirklich stolz darauf, dass es so gut funktioniert.
* Aber Physik ist nicht Mathematik, und für die Entwicklung einer Theorie sind Daten als Leitfaden unverzichtbar.
* In manchen Gebieten der Physik gibt es seit Jahrzehnten keine neuen Daten.
* Weil Experimente keine Leitlinien liefern, bedienen sich Theoretiker ästhetischer Kriterien.
* Funktioniert das nicht, sind sie irritiert."

(Hossenfelder, Sabine. Das hässliche Universum: Warum unsere Suche nach Schönheit die Physik in die Sackgasse führt. Frankfurt/Main: Fischer, 2024. S. 30)

[Jörn P Budesheim]

Sie hat in einem Interview einmal erläutert, dass sie den Schönheitsbegriff gar nicht abschaffen wolle, sondern vielmehr neu definieren – oder so ähnlich. Zumindest nach meiner Erinnerung. Wie auch immer: Schönheit gilt in den Naturwissenschaften seit jeher als ein Kriterium. Und Hossenfelder würde dieses Kriterium schließlich gar nicht angreifen, wenn es nicht tatsächlich eine Rolle spielte.

Btw.: Als ich vor fast zehn Jahren einen Vortrag über das Thema Schönheit vorbereitet habe, habe ich viel in der Universitätsbibliothek recherchiert. Dabei ist mir nicht entgangen, dass Naturwissenschaftler ein deutlich (!) weniger verkrampftes Verhältnis zur Schönheit haben als etwa manche Kunsttheoretiker – sofern Letztere keine Philosophen sind. Naturwissenschaftler scheinen vor dem Begriff einfach keine Angst zu haben. Sie benutzen ihn frei und unbefangen – so zumindest damals mein Eindruck.

[Consul]

Sie hat in einem Interview einmal erläutert, dass sie den Schönheitsbegriff gar nicht abschaffen wolle, sondern vielmehr neu definieren – oder so ähnlich. Zumindest nach meiner Erinnerung. Wie auch immer: Schönheit gilt in den Naturwissenschaften seit jeher als ein Kriterium. Und Hossenfelder würde dieses Kriterium schließlich gar nicht angreifen, wenn es nicht tatsächlich eine Rolle spielte.

Btw.: Als ich vor fast zehn Jahren einen Vortrag über das Thema Schönheit vorbereitet habe, habe ich viel in der Universitätsbibliothek recherchiert. Dabei ist mir nicht entgangen, dass Naturwissenschaftler ein deutlich (!) weniger verkrampftes Verhältnis zur Schönheit haben als etwa manche Kunsttheoretiker – sofern Letztere keine Philosophen sind. Naturwissenschaftler scheinen vor dem Begriff einfach keine Angst zu haben. Sie benutzen ihn frei und unbefangen – so zumindest damals mein Eindruck.

Ja, das tun sie, aber mit welchem Recht? Wenn es keinen objektiven Nachweis einer positiven Korrelation zwischen ästhetischen Eigenschaften einer Theorie (Schönheit, Eleganz, Einfachheit) und deren Wahrheit/Wahrscheinlichkeit gibt, dann haben wir es bei der Theorieauswahl anhand solcher Kriterien lediglich mit subjektiven Vorlieben zu tun.

[Jörn P Budesheim]

In deinem Zitaten hast du ja selbst ästhetische Merkmale erwähnt: "Theoretische Tugenden: Eigenschaften wie Einfachheit, Natürlichkeit ..." Ich glaube, Symmetrie ist auch sehr beliebt in den Naturwissenschaften, das ist auch eine ästhetische Kategorie.

[Consul]

"Die Kopenhagener Interpretation, entwickelt von Werner Heisenberg und Niels Bohr in den 1920er Jahren, führt weiterhin die Rangliste an: 36 Prozent der Befragten bevorzugten diesen praktischen und oft gelehrten Ansatz."

Quelle: https://www.telepolis.de/features/Umfra ... 05427.html

Hier ist Tim Maudlin's Begründung dafür, warum er in seinem Buch über die Philosophie der Quantenphysik auf die Kopenhagener Interpretation nicht weiter eingeht:

"Der bei weitem umstrittenste Aspekt dieses Buches ist nicht das, was es enthält, sondern das, was es auslässt. Es gibt eine ausführliche Diskussion der Theorie des spontanen Kollapses von Ghirardi-Rimini-Weber, der Pilotwellentheorie von Louis DeBroglie und David Bohm sowie von Hugh Everetts Viele-Welten-Theorie. Die berühmteste Interpretation der Quantentheorie, die Kopenhagener Interpretation, die Niels Bohr und seinen Kollegen zugeschrieben wird, wird jedoch nicht diskutiert – und, von hier abgesehen, gar nicht erwähnt. Warum ist das so?

Eine physikalische Theorie sollte zwei grundlegende Fragen klar und deutlich beantworten: Was es gibt, und was es tut. Die Antwort auf die erste Frage liefert die Ontologie der Theorie, die Antwort auf die zweite ihre Dynamik. Die Ontologie sollte eine präzise mathematische Beschreibung haben, und die Dynamik sollte durch präzise Gleichungen implementiert werden, die beschreiben, wie sich die Ontologie entwickeln wird oder könnte. Alle drei Theorien, die wir untersuchen, erfüllen diese Anforderungen.

Bei der Kopenhagener Interpretation ist dies hingegen nicht der Fall. Es besteht wenig Einigkeit darüber, was genau dieser Ansatz zur Quantentheorie als wirklich existierend postuliert, oder wie die Dynamik eindeutig formuliert werden kann. Heutzutage wird der Begriff oft als Abkürzung für einen allgemeinen Instrumentalismus verwendet, der den mathematischen Apparat der Theorie lediglich als Vorhersageinstrument betrachtet, das auf keinerlei Ontologie oder Dynamik festgelegt ist. Dieses Vorhersageinstrument wird in Kapitel 2 unter dem Begriff „Quantenrezept“ beschrieben. Manchmal wird die Akzeptanz der Kopenhagener Deutung als die Entscheidung verstanden, das Quantenrezept einfach ohne weitere Fragen anzuwenden: Halte den Mund und rechne! Eine solche Haltung lehnt den Anspruch, eine physikalische Theorie im oben definierten Sinne zu liefern, überhaupt ab. Daher kommt sie als Beschreibung der physikalischen Welt und ihrer Funktionsweise nicht einmal in Frage. An diesem Erbe Bohrs ließen sich spezifischere Kritikpunkte vorbringen, aber wir verbringen unsere Zeit lieber damit, das Klare darzustellen, als das Unklare zu verurteilen." [Google Translate]

(Maudlin, Tim. Philosophy of Physics: Quantum Theory. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2019. pp. x-xi)

[Consul]

In deinem Zitaten hast du ja selbst ästhetische Merkmale erwähnt: "Theoretische Tugenden: Eigenschaften wie Einfachheit, Natürlichkeit ..." Ich glaube, Symmetrie ist auch sehr beliebt in den Naturwissenschaften, das ist auch eine ästhetische Kategorie.

Man mag Symmetrien schöner finden als Asymmetrien, aber Symmetrie ist zuerst eine geometrische/mathematische Kategorie.

"Symmetrie: Die Menge der Invarianzen eines Systems. Bei Anwendung einer Symmetrieoperation auf ein System bleibt das System unverändert. Symmetrie wird mathematisch mithilfe der Gruppentheorie untersucht. Einige der Symmetrien sind direkt physikalisch. Beispiele hierfür sind Spiegelungen und Rotationen von Molekülen sowie Translationen in Kristallgittern. Symmetrien können diskret sein (d. h. eine endliche Anzahl haben), wie die Menge der Rotationen eines oktaedrischen Moleküls, oder kontinuierlich (d. h. keine endliche Anzahl haben), wie die Menge der Rotationen von Atomen oder Kernen. Es können allgemeinere und abstraktere Symmetrien auftreten, wie bei der CPT-Invarianz und bei den mit Eichtheorien verbundenen Symmetrien." [Google Translate]
—Oxford Dictionary of Physics (8. Aufl., 2019)

[Jörn P Budesheim]

Symmetrie ist zuerst eine geometrische/mathematische Kategorie.

Mag zwar sein, aber dennoch ist es auch eine bedeutsame ästhetische Kategorie. Ebenso wie Einfachheit, Natürlichkeit und anderes mehr.

[R2D2]

Fünf Fragen der Quantenphysik an die Philosophie

Die Quantenphysik wirft fundamentale Fragen auf, die über die Reichweite empirischer Wissenschaft hinausgehen. Sie betreffen das Verständnis von Realität, Kausalität, Identität, Sprache und Theorie – klassische Themen der Philosophie.

1. Existiert die physikalische Welt unabhängig von Beobachtung?
Die Quantenphysik stellt infrage, ob Objekte Eigenschaften besitzen, die unabhängig von einer Messung bestehen. Viele Interpretationen legen nahe, dass bestimmte Eigenschaften erst durch eine Wechselwirkung mit einem Messapparat oder einem anderen System festgelegt werden, ohne dass dafür eine bewusste Beobachtung nötig ist.

2. Ist die Welt auf fundamentaler Ebene deterministisch?
In der Standarddeutung der Quantenmechanik gilt der Zufall als grundlegend. Alternative Interpretationen (z. B. Bohmsche Mechanik, Viele-Welten-Interpretation, Retrokausale Modelle) versuchen jedoch, einen verborgenen Determinismus zu retten. Phänomene wie Nicht-Lokalität fordern klassische Kausalvorstellungen heraus.

3. Was sagt die Quantenphysik über das Verhältnis von Theorie und Wirklichkeit aus?
Die Quantenmechanik ist empirisch äußerst erfolgreich, doch ihr theoretischer Gehalt bleibt umstritten. Während manche Interpretationen sie als rein instrumentelles Rechenmodell verstehen, vertreten andere eine reale ontologische Aussage über die Beschaffenheit der Welt.

4. Sind Quantenobjekte individuell bestimmbar?
In verschränkten Zuständen besitzen die Teile keine eigenständige, vollständig bestimmte Individualität mehr. Das Gesamtsystem muss als unteilbares Ganzes betrachtet werden, das über die bloße Summe seiner Einzelteile hinausgeht.

5. Wie lässt sich die Quantenwelt sprachlich fassen?
Die Theorie beschreibt Phänomene jenseits alltäglicher Anschauung. Ihre mathematischen Strukturen sind präzise, doch ihre Interpretation bleibt oft metaphorisch – ein Problem für ein realistisches Weltverständnis.