Schrödinger hat einen Vogel

Diagnose Mensch Was hat unsere Realität eigentlich mit subatomaren Teilchen zu tun? Mehr, als der Verstand bislang erfassen mochte – glauben Forscher

Das Quantum ist ein schwer fassbares Wesen, gleichsam Welle und Teilchen, und obwohl es in seiner Winzigkeit jeder definierten Physis entbehrt, hat es immerhin in der sprachlichen Welt seinen Platz, sogar mit Kosename („Quäntchen“). Meistens wird es mit positiven Eigenschaften in Verbindung gebracht. Glück. Mut. Kraft. Nicht zu vergessen: Trost.

Anders in der Welt der Physik: Dort morden Quanten sich selbst oder eine Katze – die aber weder stirbt noch am Leben bleibt, solange man nicht in die Box reinguckt, in der sie zusammen mit einem zerfallenden Atom, einem Geigerzähler und einer Giftflasche sitzt. Die vom großen Erwin Schrödinger zur „Veranschaulichung“ eines ziemlich unanschaulichen Phänomens erfundene Situation lässt bis zur Messung gleichzeitig sämtliche unrealistischen Zustände von gar nicht bis mausetot zu, und schuld daran sind die Gesetze der Quantenmechanik. Allerdings nur indirekt, weil der Zustand der Katze via Geigerzähler und Gift mit der quantenmechanischen Wellenfunktion verschränkt ist. In der Realität hat man solche Verschränkungen bislang nur an subatomaren Teilchen gezeigt, bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt, in Versuchsanordnungen, die der ungeübten Vorstellungskraft spotten. Ob in der makroskopischen Welt der Haustiere (und Menschen) verschränkte Zustände dieser Sorte eine Rolle spielen, hätte vielleicht sogar der nicht minder große Physiker Richard Feynman bezweifelt. Er war ohnehin der Ansicht, dass die Quantenmechanik niemand verstehen könne.

Inzwischen ist man da etwas optimistischer, und tatsächlich scheint auch die unüberwindbare Trennung zwischen mikroskopischer Quantenwelt und der makroskopischen Natur allmählich zu bröseln. Zu verdanken ist die sogenannte Quantenbiologie nicht der Katze, sondern dem nordamerikanischen Rotkehlchen. Im Gegensatz zu hiesigen Artgenossen legen die Verwandten aus den USA im Jahr gewaltige Strecken zurück, und wie bei allen Zugvögeln stellen sich Forscher schon lange die Frage, wie die das nur machen.

Verschränkung im Auge

Diese Suche nach dem eingebauten Kompass hat vielerlei Erklärungen hervorgebracht, aber so richtig plausibel waren wenige. In den Siebzigern stellten Frankfurter Forscher an Rotkehlchen aus Afrika fest, dass die Tierchen nicht zwischen Nord und Süd unterscheiden, wohl aber den Winkel der Magnetlinien im Feld der Erde identifizieren können. Aber nur, wenn sie sehen. Vor zehn Jahren schließlich fand man in den Augen der Vögel ein Molekül, das zwei quantenmechanisch miteinander verschränkte Elektronen enthält. Werden sie durch Licht angeregt, dann reagieren sie auch auf das Magnetfeld der Erde und leiten über ihre Verschränkung chemische Reaktionen ein, die letztlich den Kurs der Zugvögel bestimmen. Ähnliches postulieren Forscher für einen anderen grundlegenden Prozess der Natur: Die pflanzliche Photosynthese wandelt Sonnenlicht in Energie und im Wesentlichen hängt dieser Prozess von der akkuraten Verschiebung einzelner Elektronen ab. Die klassische Mechanik erklärt das nicht. Aber Quanteneffekte tun es.

Die Bedeutung dieser Erkenntnisse ist nicht nur schräg, sie ist fundamental, denn derlei Quanteneffekte sind unheimlich schnell und wahnsinnig effizient. Dass sie in der ach-so-wilden, unberechenbaren Natur entscheidend sein könnten, wird über kurz oder lang ein neues Licht auf Evolution, Computertechnologie, Energiegewinnung werfen– und auf die Beschaffenheit des Universums an sich. Kleiner geht es letztlich nicht.

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Geschrieben von

Kathrin Zinkant

Dinosaurier auf der Venus

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