Quantenphänomene
Mit Kopernikus und Galileo war der Ort relativ geworden, doch
es blieben lange Zeit noch die festen Größen von Raum
und Zeit. Seit Einstein sind Raum und Zeit nicht länger
absolut gegeben, und der Bewegung wurde ihre absolute Bedeutung
genommen. Die einzige Konstante in Einsteins Universum blieb
die Lichtgeschwindigkeit als absolute, nicht überschreitbare
Größe.1
Das Wesen des Lichts ist ambig. Es ist nicht Teilchen oder Welle,
es ist immer beides, und wie es sich zeigt, ist abhängig
von der Versuchsanordnung, mit der es betrachtet wird.2
Um die Eigenschaften von Quantenobjekten zu bestimmen wurden
Experimente mit Photonen angestellt, in deren Folge alle vier
Merkmale des Lichts - Polarisation, Wellenlänge, Richtung
und Intensität - sich als ambig herausstellten. Photonen
sind beispielsweise nicht mit beliebiger Genauigkeit zu einer
bestimmten Zeit an einem bestimmten Ort zu lokalisieren. Bestrahlt
man ein Teilchen mit Licht, werden einige Lichtwellen von dem
Teilchen gestreut, und daran kann man seine Position erkennen.
"Doch wird man auf diese Weise die Position des Teilchens
nicht genauer als den Abstand zwischen den Kämmen der Lichtwellen
bestimmen können... Nun ist es nach der Planckschen Quantenhypothese
nicht möglich, eine beliebig kleine Lichtmenge zu benutzen;
man muß mindestens mit einem Quantum arbeiten. Dieses Quantum
wird auf das Teilchen einwirken und seine Geschwindigkeit in
nicht vorhersagbarer Weise verändern. Ferner gilt: Je genauer
man die Position mißt, desto kürzer muß die
Wellenlänge des Lichts sein, das man verwendet, und um so
höher wird entsprechend auch die Energie eines einzelnen
Quantums. Damit verstärkt sich aber zugleich der Störeffekt,
der die Geschwindigkeit des Teilchens beeinflußt. Mit anderen
Worten: Je genauer man die Position des Teilchens zu messen versucht,
desto ungenauer läßt sich seine Geschwindigkeit messen,
und umgekehrt."3 Solche Experimente hatten
weitreichende Konsequenzen für physikalische Modellvorstellungen.
"Es gibt", schreibt Zajonc, "kein wirklich eindeutiges
Attribut des Lichts. Die heutigen quantenoptischen Experimente
stellen unsere Vorstellungen über die separierbare atomare
Struktur der Welt grundsätzlich in Frage."4
Das Vakuum, der Ruhezustand elektromagnetischer Wellen, wurde
lange als absolute Leere angesehen. Die Quantenelektrodynamik
lieferte ein neues Verständnis. Das Vakuum erhielt eine
verborgene Restenergie. Auch dann, wenn man alle Materie und
alles Licht aus dem Raum entfernt hat, bleibt noch unendlich
viel Energie zurück. "Ich sehe schwarzes Licht",5 zitiert Zajonc den sterbenden Viktor Hugo und
meint, die Dunkelheit könnte eine weit komplexer strukturierte
Fülle sein, als man bislang angenommen hat.