In der letzten Folge haben wir das berühmte EPR-Argument näher angeschaut, in dem Albert Einstein gezeigt hatte, dass die Physiker nicht gleichzeitig Realität und Lokalität haben können und gleichzeitig davon ausgehen können, dass die Quantenmechanik der Weisheit letzter Schluss ist. Er hoffte, die Quantentheorie durch „verborgene Parameter“ ergänzen zu können, um unsere alltäglichen Konzepte von Realität und Kausalität zu bewahren.

Lange Zeit galt dieser Streit zwischen Einstein und Niels Bohr als unlösbare philosophische Debatte, bis 1964 der Physiker John Bell auf den Plan trat. Ihm gelang ein absoluter Geniestreich: Er goss Einsteins metaphysische Forderungen in ein mathematisches Konstrukt und machte sie experimentell überprüfbar. Damit konnte man später zeigen, dass die Welt nicht lokalrealistisch ist und die Quantenphysik ohne verborgene Parameter auskommt.

Zusammen mit Quantenoptiker Sven Ramelow spreche ich darüber, wie John Bell aus reiner Philosophie knallharte Experimentalphysik machte. Wir klären, warum ein Experimentator unbedingt einen „freien Willen“ braucht, weshalb Niels Bohr am Ende recht behielt und wieso Einsteins Zweifel die moderne Physik trotzdem entscheidend vorangebracht haben. Viel Spaß beim Hören!

„Gelobt sei der Zweifel!“

Mit diesen Worten von Bertolt Brecht nähern wir uns in dieser Folge einer Seite der Wissenschaft, die im Lehrbuch oft unter den Teppich gekehrt wird: den großen Irrtümern. Der Weg der Forschung keineswegs linear zur Wahrheit, sondern ist ein verschlungener Pfad voller Abwege, falscher Fährten und gelegentlich auch dusseliger Fehler.

Manchmal sind diese Irrtümer geradezu ein Treppenwitz der Geschichte, wie bei Kolumbus, der eigentlich völlig scheiterte und den falschen Kontinent entdeckte. In der exakten Wissenschaft gab es Modelle, die absolut plausibel schienen und dennoch komplett falsch abgebogen sind – wie die Phlogiston-Theorie, die den Verbrennungsprozess buchstäblich auf den Kopf stellte, oder der berühmte, alles durchdringende Äther, der immer wieder aus der Wissenschaft ausgetrieben werden musste und schon wieder mit der Dunklen Energie eine Hintertür in die Physik gefunden hat.

Selbst absolut geniale Köpfe und Nobelpreisträger wie Enrico Fermi blieben von spektakulären Fehlinterpretationen nicht verschont. Und auch die moderne Forschung ist nicht gefeit davor, wie voreilige Sensationsmeldungen über überlichtschnelle Neutrinos oder Signale vom Urknall zeigen, die sich am Ende als nichts weiter intergalaktischer „Dreck“ entpuppten.

Thomas und ich sprechen über diese historischen Fehlschläge und klären, warum Irrtümer nicht das Ende, sondern ein essenzieller Teil des Erkenntnisprozesses sind. Wir diskutieren, warum jede seriöse Wissenschaft eine starke Fehlerkultur braucht und wie wichtig es ist – gerade auch für politische Entscheidungen –, die Grenzen und Ungewissheiten des eigenen Wissens ehrlich zu benennen.

Viel Spaß beim Hören!

„Gott würfelt nicht!„

Nicht selten wird mit diesem Zitat von Albert Einstein demselben unterstellt, er hätte sich den Konsequenzen der von ihm mitentdeckten Quantenmechanik verschlossen. Dabei war er es, der mit Nils Bohr um die Deutung der neuen Weltsicht gerungen hat. Er legte immer wieder den Finger in die Wunde und zwang seine Zeitgenossen, sich den großen Fragen zu stellen, die sich aus dieser neuen, wundersamen Theorie ergaben, die so fantastisch funktionierte.

1935 formulierte er gemeinsam mit Boris Podolsky und Nathan Rosen ein Gedankenexperiment, das EPR-Argument, das die verrückte Welt der Quanten scheinbar ad absurdum führte: Entweder muss sich die Menschheit von dem Konzept der Kausalität verabschieden oder von unserer Vorstellung der Realität. Beides schien für die Physiker nicht akzeptabel, also schlussfolgerten sie, dass die Quantenphysik noch nicht der Weisheit letzter Schluss sein kann.

Sehr viel später erst zeigten ausgefallene Experimente, dass die Quantenmechanik keiner weiteren Ergänzung bedarf und wir notgedrungen auf entweder die Kausalität oder die Realität verzichten (oder beides) verzichten müssen – ein weiterer Grund, weshalb sich diese Theorie unserer Intuition entzieht.

Sven und ich sprechen über die historischen Hintergründe, motivieren das EPR-Argument und besprechen, wie das Gedankenexperiment heutzutage im Labor nachgebaut werden kann. Viel Spaß beim Hören!

In dieser Folge sezieren wir einen der grundlegenden Versuche der Quantenmechanik, das Doppelspaltexperiment, von dem Richard Feynman sagt, er beinhalte das Herz der Quantenmechanik. Auch wenn Sven das nicht ganz so sieht, lassen sich anhand dieses einfachen Versuchsaufbaus ganz viele Fragen der Quantenmechanik behandeln: Was hat es mit den Wellen- und Teilcheneigenschaften von Quantenobjekten auf sich? Was hat der Messprozess mit dem Messobjekt zu tun? Und gibt es eine prinzipielle Grenze zwischen der Welt des Kleinen und der Welt des Großen? Und wenn ja, wo verläuft sie?

Neben den akademischen Fragen schauen wir auch auf Anwendungen: Wie lassen sich die Quanteneigenschaften nutzen, um nützliche Informationen zu erhalten, die sich auch technisch nutzen lassen?

Viel Spaß beim Hören!

Anlässlich des Todes von Peter Higgs beschäftigen wir uns mit einer sehr grundlegenden physikalischen Größe, der Masse.

Das Schöne an der Masse ist, dass wir einen intuitiven Zugang zu ihr haben: Dinge sind leicht oder schwer, und wenn man sie loslässt, fallen sie runter. Aber da fangen die Schwierigkeiten schon an: Lässt man eine Bowlingkugel und eine Feder im Vakuum fallen, so erreichen sie den Boden gleichzeitig. Noch nicht gesehen!? Das liegt daran, dass wir uns nicht im Vakuum befinden.

Der Grund für diese überraschende Ergebnis ist, dass es nicht eine, sondern zwei Arten von Massen gibt: die träge und die schwere Masse. Erst Albert Einstein gelang es im Rahmen seiner Allgemeinen Relativitätstheorie, diese Konzepte zu verbinden.

Aber was hat das mit Peter Higgs und seinem Teilchen zu tun? Anfangs gar nichts. Higgs versuchte ein abstraktes physikalisches Problem mathematisch zu lösen, das zunächst nichts mit der Masse von Elementarteilchen und zu tun hatte. Erst später wurde klar, dass sein Mechanismus die Massen der Elementarteilchen ermöglicht und den Abschluss des Standardmodells der Teilchenphysik bildet.

Anhand der Masse spannen wir den Bogen von unserer Alltagswelt über die klassische Physik hin zu den Rätseln der modernen Physik.