Gott spielt nicht nur Würfel, dieses große Kasino der Quantenphysik könnte auch weit mehr Räume haben, als wir uns jemals vorgestellt haben. Eigentlich noch unendlich viel mehr.
Physiker der University of California, Davis (UCD), des Los Alamos National Laboratory in den USA und der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne haben die Karte der grundlegenden Realität neu gezeichnet, um zu zeigen, dass die Art und Weise, wie wir Objekte in der Physik in Beziehung setzen, uns zurückhalten könnte vom Sehen eines größeren Bildes.
Seit etwa einem Jahrhundert wird unser Verständnis der Realität durch die Theorien und Beobachtungen erschwert, die unter dem Banner der Quantenmechanik fallen. Vorbei sind die Zeiten, in denen Objekte absolute Maße wie Geschwindigkeit und Position hatten.
Um den Stoff zu verstehen, aus dem das Universum besteht, brauchen wir Mathematik, die Glücksspiele in wahrscheinliche Maße zerlegt.
Dies ist alles andere als eine intuitive Sicht auf das Universum. In der sogenannten Kopenhagener Interpretation der Quantenphysik scheint es Wellen von Möglichkeiten zu geben, bis sie verschwinden. Bis heute ist völlig unklar, was letztendlich über das Schicksal von Schrödingers Katze entscheidet.
Das hat die Physiker jedoch nicht davon abgehalten, über Optionen nachzudenken. Der amerikanische Physiker Hugh Everett schlug in den 1950er Jahren vor, dass alle möglichen Maßnahmen ihre eigene Realität darstellten. Das Besondere an diesem Exemplar ist lediglich die Tatsache, dass Sie es zufällig beobachten.
Everetts „Viele-Welten“-Modell ist weniger eine Theorie als vielmehr eine Möglichkeit, die absolute Verrücktheit der Quantenmechanik in etwas Greifbarem zu begründen.
Wir beginnen mit einem Eindruck vom unendlichen Multiversum der Vielleichts, oder von dem, was Physiker als die Summe aller Energien und Positionen bezeichnen könnten, die als globaler Hamilton-Operator bekannt sind, und zoomen dann auf das, was uns interessiert, indem wir das Unendliche auf ein Endliches und noch viel mehr beschränken überschaubares Hamilton-Subsystem.
Doch könnte uns dieses Hineinzoomen als Mittel zum Begreifen des Unendlichen zurückhalten? Oder ist es, wie die Forscher hinter dieser neuesten Übung es formulieren, „ein zu provinzieller Ansatz, der aus unserer Vertrautheit mit bestimmten makroskopischen Objekten entstanden ist“?
Anders ausgedrückt: Wir könnten uns ohne weiteres fragen, ob Schrödingers Katze in ihrer Kiste lebt oder tot ist, aber nicht darüber nachdenken, ob der Tisch darunter warm oder kalt ist oder ob die Kiste anfängt zu riechen.
Um herauszufinden, ob unsere Tendenz, den Fokus auf das zu richten, was sich in der Box befindet, überhaupt von Bedeutung ist, entwickelten die Forscher einen Algorithmus, um zu prüfen, ob einige Quantenmöglichkeiten, sogenannte Zeigerzustände, möglicherweise etwas hartnäckiger eingestellt sind als andere, wodurch einige kritische Eigenschaften geringer werden wahrscheinlich verwickeln.
Wenn ja, dann ist das Kästchen, das Schrödingers Katze beschreibt, einigermaßen zutreffend unvollständig es sei denn, wir betrachten eine lange Liste von Faktoren, die sich möglicherweise weit über das Universum erstrecken könnten.
„Man kann einen Teil der Erde und der Andromeda-Galaxie in einem Subsystem haben, das ist ein völlig legitimes Subsystem“, erklärte UCD-Physiker Arsalan Adil gegenüber Karmela Padavic-Callaghan Neuer Wissenschaftler.
Theoretisch sind der Art und Weise, wie Subsysteme definiert werden könnten, keine Grenzen gesetzt, indem lange Listen von Staaten in der Nähe und in der Ferne hinzugefügt werden, die eine Realität auf subtil unterschiedliche Weise abgrenzen könnten.
Ausgehend von Everetts „vielen Welten“ hat das Team eine Interpretation entwickelt, die sie als „viele weitere Welten“ bezeichnen – indem es eine unendliche Menge an Möglichkeiten nimmt und sie mit einer unendlichen Bandbreite an Realitäten multipliziert, die wir normalerweise nicht in Betracht ziehen.
Ähnlich wie bei der ursprünglichen Interpretation handelt es sich bei dieser neuartigen Interpretation weniger um einen Kommentar zum Verhalten des Universums, sondern vielmehr um unsere Versuche, es Stück für Stück zu studieren.
Die Forscher betonen, dass sie ihrem Algorithmus keine große konzeptionelle Bedeutung beigemessen haben, fragen sich jedoch, ob er möglicherweise bei der Entwicklung besserer Methoden zur Untersuchung von Quantensystemen, beispielsweise in Computern, Anwendung finden könnte.
Zweifellos haben sie in einer anderen Realität bereits ihre Antwort.
Diese Forschung muss noch einem Peer-Review unterzogen werden und ist auf arXiv verfügbar.