Der Physiknobelpreisträger Richard Feynman hat einmal gesagt, man könne mit Sicherheit sagen, „dass niemand die Quantenmechanik versteht“. Doch obwohl das Studium der Quantenwelt kontraintuitiv (sprich: hirnrissig verrückt) sein mag, gibt es offenbar eine Theorie der atomaren und subatomaren Dynamik, die nicht so viel Vorstellungskraft erfordert: Sie heißt „Pilotwellentheorie“ und wird von Derek Muller von Veritasium mit außergewöhnlicher Klarheit beschrieben.
Im obigen Video verwendet Muller – ein Wissenschaftspädagoge und Entertainer mit einem unglaublichen wissenschaftlichen Lebenslauf und einer Vorliebe dafür, Themen wie Laser-Haarentfernung faszinierend zu machen – eine Petrischale mit Silikonöl auf einem Lautsprecher, um ein eigenartiges Phänomen zu demonstrieren. Er zeigt, wie die Silikonöltröpfchen dank einer kleinen Luftschicht kontinuierlich auf der Oberfläche des darunterliegenden Pools hüpfen können, ohne absorbiert zu werden. Aber auch wenn die Tröpfchen nicht direkt mit dem darunterliegenden Pool in Kontakt kommen, erzeugen sie dennoch Wellen und interagieren dann mit diesen Wellen, was zu einer Vorwärtsbewegung führt.
Obwohl dieses Experiment nicht auf der Quantenskala stattfindet, hilft es zu demonstrieren, wie Quantenteilchen gemäß der Pilotwellentheorie funktionieren könnten . Und für alle Laien, die Schwierigkeiten damit haben, zu verstehen, warum die Dinge auf der Quantenskala gemäß der Standardinterpretation so seltsam sind, bietet diese Pilotwellentheorie – die 1927 von Louis de Broglie vorgeschlagen wurde – einen weitaus verständlicheren Rahmen zum Verständnis der Quantenmechanik.
Einer der Höhepunkte des Videos ist die Art und Weise, wie die Pilotwellentheorie die Ergebnisse eines der grundlegenden quantenmechanischen Experimente, des Doppelspaltexperiments, erklärt. Beim Doppelspaltexperiment werden Elektronen durch ein Paar von Schlitzen auf einen Bildschirm geschossen. Nach der Standardinterpretation der Quantenmechanik haben diese Elektronen nur eine bestimmte Wahrscheinlichkeit, einen bestimmten Punkt auf dem Bildschirm zu treffen, und nur wenn wir messen – wenn wir hinschauen – um zu sehen, wo die Elektronen auf den Bildschirm treffen, treffen sie tatsächlich auf den Bildschirm. Bevor wir also messen, wohin die Elektronen gingen, sind sie in Wirklichkeit nirgendwohin gegangen. Das ist eine Art Realität, die wir in unserer normalen, nicht-quantenmechanischen Welt definitiv nicht beobachten.
Doch Muller weist darauf hin, dass wir mit der Pilotwellentheorie die Vorstellung aufgeben können, dass die Elektronen vor ihrer Messung keine bestimmten Positionen haben; dass wir das Wellenmuster, das Elektronen im Doppelspaltexperiment zeigen, durch ihre Interferenz mit ihren eigenen Wellen erklären können. Und plötzlich verschwindet die Quantenmerkwürdigkeit, die einen Beobachter so wichtig macht, wenn es darum geht festzustellen, was bei Quantenereignissen „wirklich passiert“ ist.
Allerdings! Müller weist darauf hin, dass diese Theorie nur eine konkurrierende Erklärung der Quantenmechanik ist und die Standardinterpretation nicht ersetzt, da diese Pilotwellen nicht nachgewiesen wurden. Trotzdem ist es schön zu wissen, dass die Welt der ganz Kleinen vielleicht doch nicht so verrückt ist, oder?
Was halten Sie von der Pilotwellentheorie? Lassen Sie es uns in den Kommentaren unten wissen!
Bilder: Veritasium
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