00:00:04: Willkommen bei Rätsel der Wissenschaft, dem Standard-Podcast über die großen Fragen der Menschheit.

00:00:10: Ich bin Tanja Traxler und wir bringen diesmal eine Wiederholung eines Podcasts aus dem Vorjahr, der sich mit einer der großen Fragen.

00:00:37: Wir kommen bei Rätsel der Wissenschaft, dem Standard-Podcast über die großen Fragen der Menschheit.

00:01:03: Ich bin David Renard

00:01:04: und ich bin Tanja Traxler.

00:01:06: Wir beschäftigen uns jeden zweiten Mittwoch mit den ganz großen und ganz kleinen Mysterien in unserem Universum.

00:01:13: Heute geht es bei uns ans Eingemachte!

00:01:16: Wir beschäftige uns mit der Frage, was eigentlich real ist?

00:01:20: Wir bei vielen fundamentalen Fragen hat auch hier die Quantenphysik ein Wörtchen mitzureden und hält einige Überraschungen bereit.

00:01:28: Bereits in der griechischen Antike haben sich Gelehrte mit der frage beschäftigt was eigentlich real ist.

00:01:34: Dazu gab es bei den antiken Griechen viele ganz unterschiedliche Überlegungen und die haben sich auch teilweise komplett widersprochen, dazu wäre zum Beispiel Heraklit zu nennen – sein berühmter Leitsatz lautet ja «Alles fließt!

00:01:49: Panterei!».

00:01:50: Die Realität ist demnach kein fester Zustand sondern ewiger Wandel.

00:01:56: Eine gegenteilige Ansicht hat Parmenides vertreten, denn er war der Ansicht dass Veränderung und Vielheit Illusion sind.

00:02:06: Und laut ihm gibt es nur das eine unteilbare ewige Sein!

00:02:12: Ja wir haben's hier also mit eigentlich völlig gegensätzlichen Sichtweisen zu der Frage zu tun was denn nun real ist?

00:02:19: Realität ist Veränderung, sagt Heraklit.

00:02:21: Realität is unveränderlich – erhält paar Menides entgegen!

00:02:24: Die wohl berühmteste Auseinandersetzung mit dem Wesen der Realität in der griechischen Antike stammt aber wahrscheinlich von wem anderen?

00:02:32: Von Platon.

00:02:34: Ja, in Platons Ideenlehre präsentiert sich die Realität ja auf zwei verschiedenen Ebenen.

00:02:40: Da gibt es einerseits die Sinnenwelt und sie ist vergänglich und unvollkommen Bild der Warn-Wirklichkeit.

00:02:49: Und dann gibt es die Ideenwelt, und hier finden sich ewige unveränderliche geistige Urbilder!

00:02:57: Wirklich real sind bei Platon die Ideien – alles andere ist bloß Schatten.

00:03:03: Zum Ausdruck kommt diese Idee auch im berühmten Höhlengleichnis von Platon, demnachsehen die Menschen ja nur den Schatten.

00:03:11: der eigentliche Realität.

00:03:13: Ja, genau.

00:03:14: Eine ganz andere Sichtweise als Platon hat – wie so oft?

00:03:18: Dieses Schicksal ist Platon ja oft wiederfahren!

00:03:20: Hat Aristoteles vertreten.

00:03:23: Er lehnte auch Platons Ideenlehre ab und vertrat die Ansicht dass die Realität in der sinnlichen Welt selbst zu finden ist.

00:03:32: Für ihn sind die Substanzen also zum Beispiel Lebewesen die Wahneinheiten der Realität.

00:03:39: Aristoteles und die frühen Atomisten waren ja in Film nicht einer Meinung, wir haben in diesem Podcast schon mal über ihre unterschiedlichen Ansichten zur Lehre gesprochen.

00:03:50: Aber bei der Frage nach der Realität lagen sie dann auch doch nicht so weit auseinander – denn auch Leukip und Demokrit verorten die Realität in der Materie selbst!

00:04:02: Von Aristoteles unterscheiden sich die frühen Atomisten nur in der Annahme, dass die Realität eben aus unzähligen und teilbaren kleinen teilchenden Atomen besteht, die sich im leeren Raum bewegen.

00:04:17: Und die Atome sind jetzt auch schon das Stichwort für einen Zeitsprung in die Gegenwart – wir wollen ja hier nicht nur über die Antike sprechen sondern eigentlich der Frage nachgehen was die moderne Physik zu dieser Frage eigentlich sagt?

00:04:30: Was denn nun real ist?

00:04:38: Was ist die Realität und was können wir überhaupt darüber wissen.

00:04:43: Solche philosophisch anmutenden Fragen sind durch die Quantenphysik erneut ins Zentrum der wissenschaftlichen Forschung gerückt.

00:04:51: In der Philosophie versteht man unter Realismus ja die Position, dass es eine objektive Realität außerhalb unseres Geistes gibt.

00:05:01: Die Dinge existieren demnach völlig unabhängig davon, ob wir sie jetzt wahrnehmen oder nicht.

00:05:07: Der Mond ist da draußen egal, ob jemand hinschaut und ihn sieht.

00:05:10: das klingt ja eigentlich ganz plausibel und ist eine recht geläufige Alltagsauffassung der Realität.

00:05:17: es gibt ein realer Welt da draußen und die gibt's ganz egal ob wir da sind oder nicht

00:05:23: Klingt logisch und eigentlich recht vernünftig, aber so ist das nicht haltbar wie uns die Quantenphysik zeigt.

00:05:31: Probleme ergeben sich da zum Beispiel mit dem Begriff Objektiv – auch die Annahme dass Objekte einen realen Zustand haben der unabhängig davon ist ob wir sie beobachten oder nicht.

00:05:43: diese Annahmen wird durch die Quantenfysik widerlegt.

00:05:48: Ja, in der Quantenphysik gibt es gleich mehrere Phänomene die unser herkömmliches Verständnis einer solchen objektiven Realität infrage stellen.

00:05:56: Eines davon ist die Verschränkung mit der wir uns schon in früheren Folgen von Rätsel der Wissenschaft beschäftigt haben.

00:06:02: Wie verändert denn die Verschenkungen jetzt unserer Verständnisse der Realität?

00:06:07: und die vielleicht noch spannendere Frage was hat das mit Socken zu tun?

00:06:13: Ja, zu den Sacken komme ich gleich.

00:06:15: Aber vorher bleiben wir noch kurz bei der Verschränkung.

00:06:18: Die Verschrankung ist ja ein besonderer Zustand in der Quantenphysik, denen es so in einer klassischen Physik nicht gibt – da gibt's keinen Analog an dazu!

00:06:27: Und bei der Perschränkungen ist es so dass zwei oder mehrere Teilchen einen gemeinsamen Zustand bilden.

00:06:34: Die örtliche Entfernung zwischen diesen verschränkten Partnerteilchen spielt dabei keine Rolle.

00:06:40: Verschränkte Teilchen können auch weit voneinander entfernt sein und trotzdem führt jede Änderung bei einem dieser Teilchen instantan, also ohne Zeitverzögerung zu einer entsprechenden Änderungen bei den verschränkten Partnern.

00:06:55: Albert Einstein konnte sich mit dieser Vorstellung gar nicht so gut anfreunden und ging deshalb davon aus, dass es eine noch bessere Erklärung geben müsste als diese.

00:07:05: Er bezeichnete die Verschränkung daher eher abschätzig als spukhafte Fernwirkung

00:07:11: Ganz genau.

00:07:12: Auch Erwin Schrödinger war kein besonders großer Fan der Verschränkung, obwohl er diese Wortschöpfung, also diesen Begriff geprägt hat.

00:07:21: Er war zwar kein Fan der Verstärkung, hat aber jedenfalls erkannt dass dieses Phänomen der Quantenphysik das Potenzial hat unser Verständnis von Realitätgehörig auf den Kopf zu stellen.

00:07:33: Der Physiker Nils Bohr wiederum war ein großer Anhänger der Verschränkung, konnte aber seine Kollegen wie Einstein nicht so recht davon überzeugen.

00:07:44: So bildete sich immer mehr die Meinung heraus dass es sich bei einer Verschrankung um eine eigentlich rein philosophische und physikalisch sehr fruchtlose Idee handelt.

00:07:55: Ja, nur dann betrat schon Bell die wissenschaftliche Bühne und präsentiert er eine revolutionäre Arbeit.

00:08:03: Und das bringt uns auch schon zu den Socken und dem Wiener Physiker Reinhold Bertelmann.

00:08:09: Ja unter Quantenphysikerinnen und Quanten-PhysikerInnen und inzwischen auch schon darüber hinaus ist Reinhold Berthlmann berühmt für seine Socken.

00:08:17: Inzwischen gibt es auch andere Kleidungsstücke wie T-Shirts und Hoodies mit Sockenmotiven drauf.

00:08:23: Ich habe sowas natürlich auch zu Hause, aber Tanja erklär nochmal kurz was hat das denn mit Bertelmanns Socken eigentlich auf sich?

00:08:30: Also John Bell hat in den Sechziger Jahren eine Möglichkeit gefunden, die alte philosophische Frage zwischen Einstein und Bohr aus den Dreißiger Jahren endlich nach Jahrzehnten experimentell zu entscheiden.

00:08:43: In den ersten Jahren nach der Publikation von Bells Arbeit hat dem kaum jemand Aufmerksamkeit geschenkt – so hat sich Bell entschieden einer etwas populärer, leicht zugänglicher Arbeit zu schreiben catchy Titel ausgestattet.

00:09:01: Die Arbeit ist im März, unter dem Titel Bertlmann's Socks and the Nature of Reality

00:09:09: erschienen.

00:09:10: Reinholt Bertlman wusste vorab davon nichts und als ihm ein Kollege dann die Arbeit zeigte haute es ihn wuchstäblich von den Socken!

00:09:19: Was hat das jetzt eigentlich alles mit der Natur der Realität zu tun?

00:09:23: Reinhold Bertelmann hat schon lange die Angewohnheit, Socken zu tragen.

00:09:27: Die unterschiedliche Farben haben also auf jeden Fuß ist eine andere Farbe vertreten.

00:09:33: Er hatte es schon als Student so gehandhabt und zieht das bis heute durch.

00:09:38: er war bei John Bell am europäischen Kernforschungszentrum CERN als Postdoc tätig.

00:09:44: da hat Bell das auch bemerkt diese Angewohnhat und er hat das Bild dieser Socken als Metapher verwendet für Verschränkung.

00:09:53: Er hat in seiner Arbeit auch eine Zeichnung gemacht, wo Reinhold Bertelmann um die Ecke kommt und man sieht einen Fuß so vorschießen und dieser Fuß sieht man dass er einen Pinkensocken trägt.

00:10:05: und um im Bild der Verschrankung zu bleiben hat Bell erklärt das man daraus instantan den Rückschluss ziehen kann, dass am anderen Fuß eine andere Farbe vertreten ist.

00:10:16: also kein pinker Socker!

00:10:18: Das ist quantenphysikalisch ziemlich Beachtlich, weil man eben nur einen Socken beobachtet.

00:10:25: Nur eine Messung unternimmt wo man die Farbe Pink erhält und dann trotzdem automatisch weiß was der Zustand des anderen Socken ist nämlich nicht pink!

00:10:36: Der Zustand der beiden Socken es also unbekannnt so lange man nicht die Messung macht aber sobald man ein an dieser Socken misst weiss man instantan den Zustand.

00:10:48: Bevor man aber den einen Socken gemessen oder wenn wir beim Socken bleiben beobachtet hat, steht auch nicht fest was der Zustand des anderen Socken ist.

00:10:57: Ganz genau!

00:10:58: Ja Bertelmanns Socken sind also ein sehr bekanntes Beispiel dafür wie verschränkte Teilchen das herkömmliche Alters taugliche Verständnis von einer objektiven Realität infrage stellt.

00:11:10: Das klingt schon ziemlich abgefahren, aber die Quantenphysik hat noch weitaus abgefahrene Ideen auf Lager.

00:11:17: Wenn es zum Beispiel darum geht unsere Realität zu beschreiben.

00:11:26: Was die quantenfysikalische Beschreibung mit der Realität so tun hat?

00:11:30: Das ist eine Frage, die sich Physikerinnen nun schon seit über hundert Jahren stellen.

00:11:35: In der Fachwelt wird diese Fragestellung unter dem Titel Interpretation in der QuantenPhysik diskutiert.

00:11:41: Die Ausgangssituation ist dabei folgende Es gibt einen quantenfysikalischen Formalismus, der sehr präzise Vorhersagen über die Wahrscheinlichkeit für Messwerte liefert.

00:11:52: Die Quantenphysik erlaubt uns aber nicht bestimmte Ergebnisse genau vorherzusagen – das geht nur über Wahrscheinlichkeiten!

00:12:01: Ja und um diese Wahrscheinlichheiten zu ermitteln, gibt es in der QuantenPhysik eine bestimmte Funktion, die berühmter Wellenfunktion, Diese Wellenfunktion ist ein zentraler Protagonist im Quantenmechanischen Formalismus, aber wir können diese Wellenfunktion nicht direkt in der Natur beobachten.

00:12:22: Sie ist sowas wie ein mathematisches Hilfsmittel das es erlaubt sehr genauer vorhersagen darüber zu treffen was wir beobacht werden, aber die Wellenfunktion selbst können wir nicht direkt

00:12:33: beobachen.".

00:12:34: Die Frage die sich also viele Physikerinnen und Physiker stellen ist welche Bedeutung dieser Wellenfunction genau hat?

00:12:41: Was gibt es denn dafür Ansätze, Tanja?

00:12:43: Ja, da gibt es mehrere unterschiedliche Ansätze bei diesen Interpretationen der Quantenmechanik.

00:12:49: All diese Ansätze eint, dass sie sich nicht in den experimentellen empirisch beobachtbaren Vorhersagen unterscheiden.

00:12:58: Man kann also nicht mit einem Experiment entscheiden welche dieser Interpretations die richtige ist.

00:13:04: Sie liefern dieselbe Vorhnersage für das was wir beobachten können.

00:13:13: philosophische Erklärungen, wie es dazu kommt.

00:13:16: Die berühmteste oder bis heute eigentlich die geläufigste Interpretation ist die sogenannte Kopenhagener Deutung – die würde eben wieder Name schon sagt in Kopenhaagen entwickelt rund um den Kreis von Nils Bohr übrigens.

00:13:32: und diese Interpretations sieht vor dass die Messung ein sehr entscheidender Moment springt.

00:13:43: sozusagen und bei der Messung, so postuliert die Kuppenhagener-Deutung kollabiert die Wellenfunktion.

00:13:50: Das wird aus der Kollaps der Wellenfunktion bezeichnet.

00:13:53: vor der Messungen wenn wir uns in dieser Wahrscheinlichkeitsvorhersage bewegen da regiert die Schrödinger Gleichung und ergibt unterschiedliche Wahrscheinlichkeiten.

00:14:04: Und durch die Messung kollabiert diese Wahrscheinlichkeitswelle, es wird genau ein bestimmtes Messresultat realisiert.

00:14:13: Die anderen Möglichkeiten, die es in der Wahrscheinlichkeit auch noch gegeben hätte sind dann irrelevant.

00:14:18: insofern Kollaps der Wellenfunktion.

00:14:21: Die Messung selbst schafft also die Realität?

00:14:24: Ja, genau!

00:14:25: Und Vordermessung ist es in der Kopenhagener Deutung auch nicht möglich, von Realität zu sprechen.

00:14:32: Was du vorhin erwähnt hast, ist der Mond da wenn niemand hinsieht?

00:14:37: Diese Frage wurde auch in diesem Kontext diskutiert.

00:14:40: und wenn man jetzt davon ausgehen würde dass sich der Mond quantenphysikalisch verhält und alles ausreichend isoliert wäre und so weiter was natürlich mit unserem Mond nicht gegeben ist aber dann wär's tatsächlich so das der Mond nicht da ist wenn jemand hin sieht.

00:14:54: also diese Aussage könnte man dann nicht treffen.

00:14:57: Es bräuchte wirklich die Messung, um die reale Existenz des Mondes

00:15:02: festzustellen.".

00:15:03: Noch abgefahrener ist wenn man sich das überlegt eine andere Interpretation, die es gibt zum Beispiel die viele Weltentheorie.

00:15:12: Worum geht's denn da bei Tanja?

00:15:14: Es gibt, wie du schon gesagt hast, viele unterschiedliche Interpretationen.

00:15:18: Eine auch sehr beliebte Interpretion ist die bohmsche Mechanik, die aber eine sehr mathematische Interpretition ist.

00:15:26: Deswegen werden wir jetzt da nicht weiter darauf eingehen.

00:15:28: Die viele Welteninterpretation ist spannend weil sie wirklich ein sehr überraschender Perspektive darauf liefert was unsere Realität ausmacht.

00:15:39: Eben in der Quantenphysik haben wir es immer mit unterschiedlichen Wahrscheinlichkeiten zu tun.

00:15:43: Und die große Frage ist, warum wird genau eine dieser Wahrscheinlichheiten realisiert und die andere nicht?

00:15:50: In der Kopenhagener Deutung ist das eine Zufallsentscheidung.

00:15:53: Einfach diese einen Messwert wird zufällig realisiert – und zufellig werden die anderen nicht realisiert!

00:15:59: Das ist physikalisch ein bisschen eine unbefriedigende Erklärung weil da wollen wir ja eben genau vorher sagen was passieren wird.

00:16:08: durch diese völlige Zufälligkeit wird auch der Determinismus völlig aus den Angeln gehoben.

00:16:15: Die viele Welteninterpretation geht einen anderen Weg, um zu erklären was mit diesen unterschiedlichen Wahrscheinlichkeiten passiert?

00:16:24: Die Viele-Weltentheorie postuliert nämlich dass all dieser Wahrscheinlichkeit schon real sind.

00:16:30: das sind nicht einfach nur mathematische Wahrscheinlichheiten die keinen realen Gehalt haben sondern das sind alles Realitäten Aber in parallelen Universen.

00:16:41: Die gleichzeitig existieren?

00:16:43: Ja, genau!

00:16:44: Also laut der viele-welten-Theorie führt jeder Messung... also Messungen kann auch Beobachtung sein.

00:16:51: was eine Messung ist sowieso nochmal eine sehr komplizierte Frage.

00:16:55: Hab ich fast vermutet.

00:16:56: Aber jede Messung, jede Beobachtung führt dazu dass sich das Universum teilt und diese verschiedenen Möglichkeiten in unterschiedlichen Universen die parallel voneinander existieren realisiert werden.

00:17:12: Das heißt wenn ich jetzt den Mond beobachte gibt es gleichzeitig ein anderes Universum wo es den Mond nicht gibt, wo es mich nicht gibt.

00:17:20: Ja, wenn du dich und der Mond ihr euch total quantenmechanisch verhalten würdest dafür seid sie leider ein bisschen zu groß.

00:17:28: Aber abgesindert von ja!

00:17:30: Was ich persönlich ja besonders interessant finde an dieser vielen Welteninterpretation, ich bin persönlich jetzt keine Anhängerin davon.

00:17:37: Aber ich find's total faszinierend!

00:17:40: Wir können zwar nicht beweisen dass das die korrekte Interpretation ist aber interessanterweise können wir auch nicht das Gegenteil beweisen.

00:17:48: also diese viele Welten-Interpretation lässt sich auch nicht widerlegen.

00:17:54: Also mit diesem Gedanken, dass es womöglich unendlich viele Kopien von euch in parallelen Universen gibt.

00:18:01: Socken in allen möglichen Farben die da um die Ecke kommen, Monate nicht Monate halb Monate und so weiter und das niemand das Gegenteil beweisen kann zumindest bisher.

00:18:10: Damit schließen wir unsere heutige Folge zur Realität und sagen danke fürs Zuhören!

00:18:15: Und wir freuen uns wenn ihr beim nächsten Mal wieder dabei seid bei Rätsel der Wissenschaft.

00:18:19: Jeden zweiten Mittwoch überall wo es Podcasts gibt.

00:18:22: ich bin David Renert

00:18:23: Und ich bin Tanja Traxler.

00:18:25: Diese Folge wird von Florentina Ibna produziert!

00:18:29: Bis zum nächsten Mal,

00:18:30: bis

00:18:42: dann!