Einer der verwirrendsten Aspekte der Quantenmechanik besteht darin, dass sich winzige subatomare Teilchen anscheinend erst dann für einen Zustand "entscheiden", wenn ein außenstehender Beobachter ihn misst. Durch den Akt der Messung werden all die vagen Möglichkeiten, was passieren könnte, in ein definitives, konkretes Ergebnis umgewandelt. Die Mathematik der Quantenmechanik liefert zwar Regeln dafür, wie dieser Prozess abläuft, aber sie erklärt nicht wirklich, was das in der Praxis bedeutet.
Eine Idee ist, dass das Bewusstsein — ein Bewusstsein für unser eigenes Selbst und die Auswirkungen, die wir auf unsere Umgebung haben — eine Schlüsselrolle bei der Messung spielt und dass es unsere Erfahrung des Universums ist, die es von einer bloßen Vorstellung in eine wirkliche Realität verwandelt;
Aber wenn dies der Fall ist, ist es dann möglich, dass das menschliche Bewusstsein einige der Merkwürdigkeiten der Quantenmechanik erklären könnte?
Quantenmessung
Die Quantenmechanik beschreibt die Regeln, nach denen der Zoo der subatomaren Teilchen, aus denen das Universum besteht, funktioniert. Die Quantenmechanik besagt, dass wir in einer grundlegenden, nicht-deterministischen Welt leben. Mit anderen Worten, zumindest wenn es um die Welt der winzigen Teilchen geht, ist es unmöglich, das Ergebnis eines Experiments mit Sicherheit vorherzusagen, ganz gleich, wie geschickt die Wissenschaftler ihre Experimente planen oder wie perfekt sie die Ausgangsbedingungen des Experiments kennen. Kennen Sie die Kraft, die auf ein Proton wirkt? Es gibt keinen festen Ort, an dem es sich mit Sicherheit in ein paar Sekunden befinden wird — es gibt nur eine Reihe von Wahrscheinlichkeiten, wo es sich befinden könnte.
Glücklicherweise tritt dieser Indeterminismus nur in der subatomaren Welt auf; in der makroskopischen Welt funktioniert alles nach den deterministischen Gesetzen der Physik (und nein, wir sind nicht genau sicher, warum diese Aufspaltung geschieht, aber das ist ein Problem für einen anderen Tag).
Wenn Physiker ein Experiment mit Quantensystemen durchführen (z. B. versuchen, die Energieniveaus eines Elektrons in einem Atom zu messen), sind sie sich nie ganz sicher, welche Antwort sie erhalten werden. Stattdessen sagen die Gleichungen der Quantenmechanik die Wahrscheinlichkeiten für diese Energieniveaus voraus. Sobald die Wissenschaftler das Experiment jedoch tatsächlich durchführen, erhalten sie eines dieser Ergebnisse, und plötzlich wird das Universum wieder deterministisch; sobald die Wissenschaftler beispielsweise das Energieniveau des Elektrons kennen, wissen sie genau, was es tun wird, weil seine "Wellenfunktion" zusammenbricht und das Teilchen ein bestimmtes Energieniveau wählt.
Dieser Umschwung vom Indeterminismus zum Determinismus ist äußerst merkwürdig, und es gibt keine andere Theorie in der Physik, die auf dieselbe Weise funktioniert. Was macht den Akt der Messung so besonders? Im Universum finden ständig Myriaden von Quantenwechselwirkungen statt. Erleben diese Wechselwirkungen dieselbe Art von Umkehrung, auch wenn niemand hinsieht?
Die Rolle des Bewusstseins
Die Standardinterpretation der Quantenmechanik, die so genannte Kopenhagener Interpretation, besagt, dass man all dies ignorieren und sich nur auf die Ergebnisse konzentrieren sollte. Nach dieser Auffassung ist die subatomare Welt grundsätzlich undurchschaubar, und man sollte nicht versuchen, sich ein kohärentes Bild davon zu machen, was vor sich geht. Stattdessen sollten sich die Wissenschaftler glücklich schätzen, dass sie mit den Gleichungen der Quantenmechanik wenigstens Vorhersagen machen können.
Aber für viele Menschen ist das nicht befriedigend. Es scheint, dass es etwas unglaublich Besonderes an dem Prozess der Messung gibt, das nur in der Quantentheorie auftaucht. Diese Besonderheit wird noch deutlicher, wenn man die Messung mit, sagen wir, buchstäblich jeder anderen Interaktion vergleicht.
In einer weit entfernten Gaswolke, tief in den Weiten des interstellaren Raums, ist zum Beispiel niemand zugegen, niemand beobachtet. Wenn in dieser Gaswolke zwei Atome aneinander stoßen, handelt es sich um eine Quantenwechselwirkung, so dass die Regeln der Quantenmechanik gelten sollten. Aber es gibt keine "Messung" und kein Ergebnis — es ist nur eine von Billionen von zufälligen Wechselwirkungen, die jeden Tag stattfinden, unbeobachtet von Menschen. Und so sagen uns die Regeln der Quantenmechanik, dass die Wechselwirkung indeterministisch bleibt;
Aber wenn dieselben zwei Atome in einem Labor zusammenstoßen, können Wissenschaftler messen und aufzeichnen, was passiert ist. Da eine Messung stattgefunden hat, sagen uns dieselben Regeln der Quantenmechanik, dass der Indeterminismus sich in einen Determinismus verwandelt hat — das hat es mir ermöglicht, ein konkretes Ergebnis aufzuschreiben.
Was ist der große Unterschied zwischen diesen beiden Fällen? In beiden Fällen geht es um subatomare Teilchen, die mit anderen subatomaren Teilchen wechselwirken. Und bei jedem Schritt des Messvorgangs sind subatomare Teilchen auf irgendeiner Ebene beteiligt, so dass es kein Entkommen von den üblichen Quantenregeln geben sollte, die besagen, dass das Ergebnis unbestimmt sein sollte.
Einige Theoretiker, wie der Pionier der Quantenphysik Eugene Wigner (öffnet in neuem Tab) , weisen darauf hin, dass der einzige Unterschied zwischen diesen beiden Szenarien darin besteht, dass das eine einen bewussten, denkenden Beobachter voraussetzt, das andere aber nicht. Das, was in der Quantenmechanik als "Kollaps" bezeichnet wird (der Übergang von unbestimmten Wahrscheinlichkeiten zu einem konkreten Ergebnis), hängt also vom Bewusstsein ab.
Träume vom Universum
Da das Bewusstsein für den Menschen so wichtig ist, neigen wir zu der Annahme, dass es etwas Besonderes ist. Schließlich sind Tiere die einzigen bekannten bewussten Wesen, die das Universum bewohnen. Und eine Möglichkeit, die Regeln der Quantenmechanik zu interpretieren, besteht darin, die obige Logik bis zum Äußersten zu verfolgen: Was wir als Messung bezeichnen, ist in Wirklichkeit das Eingreifen eines bewussten Akteurs in eine Kette ansonsten banaler subatomarer Wechselwirkungen.
Diese Denkweise setzt voraus, dass sich das Bewusstsein von der gesamten Physik des Universums unterscheidet. Andernfalls könnten Wissenschaftler argumentieren (und tun dies auch), dass das Bewusstsein selbst nur die Summe verschiedener subatomarer Wechselwirkungen ist. Wenn das der Fall ist, gibt es keinen Endpunkt in der Kette der Messung. Und wenn dem so ist, dann unterscheidet sich das, was Wissenschaftler im Labor tun, nicht von dem, was in zufälligen Gaswolken passiert.
Obwohl es sich nicht um eine rein physikalische Theorie handelt, hat das Konzept des Bewusstseins als etwas vom materiellen Universum Verschiedenes und Getrenntes eine lange Tradition in Philosophie und Theologie.
Solange jedoch niemand einen Weg findet, dieses Konzept des Bewusstseins getrennt von den übrigen physikalischen Gesetzen in einem wissenschaftlichen Experiment zu testen, wird es im Bereich der Philosophie und Spekulation bleiben müssen.
Dies ist Teil einer fortlaufenden Serie, die mögliche Interpretationen der Quantenmechanik beschreibt.
