Sir Isaac Newtons Experimente und Theorien taten ein Übriges, um die kartesischen Überzeugungen weiterzuführen. Der englische Mathematiker und Naturwissenschaftler untermauerte nicht nur das Konzept eines Universums, das wie eine Maschine funktionierte, sondern stellte auch eine Reihe von Gesetzmäßigkeiten auf, die besagten, der Mensch könne die Funktionsweise der Welt mit ihren geordneten Bahnen ganz genau bestimmen, berechnen und vorhersagen.
Gemäß der »klassischen« Newton’schen Physik war alles fest. Energie konnte man beispielsweise als Kraft verstehen, die Objekte in Bewegung versetzte oder den physischen Zustand von Materie veränderte. Doch wie wir noch sehen werden, ist Energie viel mehr als eine äußere, auf materielle Dinge angewandte Kraft. Energie ist das eigentliche Gewebe aller Materie und reagiert auf den Geist.
Somit führte die Arbeit von Descartes und Newton zu einem Denken der Vorbestimmtheit: Wenn die Wirklichkeit mechanistisch funktionierte, hatte der Mensch kaum Einfluss auf die Resultate. Die gesamte Wirklichkeit war von vornherein festgelegt.
Ist es angesichts dieser Weltsicht ein Wunder, dass der Mensch sich nur schwer vorstellen konnte, seine Handlungen, geschweige denn seine Gedanken bzw. der freie Wille spielten im großen Plan eine Rolle? Sogar heute noch wird der Mensch oft als »Opfer der Umstände« gesehen.
Diese Überzeugungen beherrschten jahrhundertelang das Denken der Menschen, und es bedurfte revolutionärer Denkansätze, um Descartes und Newton wirklich etwas entgegensetzen zu können.
Einstein hat nicht nur die Erde, sondern das Universum auf den Kopf gestellt
Etwa 200 Jahre nach Newton stellte Albert Einstein seine berühmte Gleichung E = mc2 auf; ihr zufolge stehen Energie und Materie in einem so grundlegenden Zusammenhang, dass sie ein und dasselbe sind. Im Wesentlichen wies seine Arbeit die vollkommene Austauschbarkeit von Materie und Energie nach – ein krasser Widerspruch zu Newton und Descartes, wodurch sich ein komplett neues Verständnis der Funktionsweise des Universums entwickelte.
Einstein hat nicht im Alleingang unser bis dahin geltendes Wirklichkeitsverständnis demontiert. Aber er untergrub die Grundlagen dieses Weltbildes, und das führte schließlich zum Niedergang einiger engstirniger, rigider Denkweisen. Seine Theorien setzten die Erforschung des verwirrenden Verhaltens von Licht in Gang. Wie Wissenschaftler beobachteten, verhält sich das Licht manchmal wie eine Welle (zum Beispiel wenn es um die Ecke »scheint«) und manchmal wie ein Teilchen. Wie kann Licht sowohl eine Welle als auch ein Teilchen sein? Nach Descartes und Newton war das nicht möglich – ein Phänomen musste entweder das eine oder das andere sein.
Schnell zeigte sich, dass das dualistische kartesische/Newton’sche Modell auf der grundlegendsten Ebene fehlerbehaftet war: auf der subatomaren Ebene (subatomar bezieht sich auf die Bestandteile von Atomen: Elektronen, Protonen, Neutronen etc.; sie sind die Bausteine aller physischen Materie). Die Grundbausteine unserer sogenannten physischen Welt sind, je nach Geisteshaltung des Beobachters, gleichzeitig Wellen (Energie) und Teilchen (physische Materie); darauf kommen wir noch zurück. Um die Funktionsweise der Welt zu verstehen, war ein Blick auf die allerkleinsten Bausteine erforderlich.
Aus diesen Experimenten entstand die neue Wissenschaft der Quantenphysik.
Den festen Boden, auf dem wir stehen …, gibt es nicht
Aus diesem Wandel ergab sich ein komplett neues Bild der Welt, in der wir leben; uns wurde der sprichwörtliche Teppich unter den Füßen weggezogen – unter den Füßen, die, wie wir meinten, auf festem Boden standen. Wie das? Erinnern Sie sich an die alten Atommodelle, bestehend aus Zahnstocher und Styroporkugeln? Vor der Quantenphysik bestanden Atome nach landläufiger Meinung aus einem relativ kleinen, festen Kern und kleineren, weniger substanziellen Objekten in diesem Kern bzw. um den Kern herum. Die Vorstellung, man könnte mit einem entsprechend leistungsstarken Instrument die subatomaren Partikel, die ein Atom ausmachen, messen (ihre Masse berechnen) und (ihre Menge) zählen, ließen sie so träge wie Kühe auf der Weide erscheinen. Atome bestanden allem Anschein nach aus fester Materie, oder etwa nicht?
Das klassische Atom
Abbildung 1A. Das »alte«, klassische Atommodell nach Newton. Hier geht es vor allem um das Stoffliche, also die Materie.
Wie das Quantenmodell gezeigt hat, könnte nichts weiter von der Wahrheit entfernt sein. Atome sind zum größten Teil leerer Raum, sie sind Energie. Man stelle sich vor: Alles Physische im Leben ist keineswegs feste Materie; es handelt sich vielmehr um Energiefelder bzw. Frequenzmuster mit Informationen. Alle Materie ist eher »nichts« (Energie) als »etwas« (Partikel).
Das Quanten-Atom
Abbildung 1B. Die »neue« Quantenversion des Atoms mit einer Elektronenwolke. Das Atom besteht zu 99,99999 Prozent aus Energie und zu 0,00001 Prozent aus Materie. Materiell betrachtet ist es praktisch nichts.
Das wirkliche Quanten-Atom
Abbildung 1C. Dieses Atommodel kommt der Wirklichkeit am nächsten: Materiell ist es »nichts«, aber potenziell ist es alles.
Noch ein Rätsel: Für subatomare Partikel und größere Objekte gelten unterschiedliche Regeln
Doch damit allein ließ sich das Wesen der Realität nicht erklären. Einstein und andere Forscher mussten ein Rätsel lösen: Materie verhielt sich anscheinend nicht immer gleich. Beim Beobachten und Messen der unendlich winzigen Welt des Atoms zeigte sich, dass die Grundbestandteile des Atoms auf der subatomaren Ebene nicht den Gesetzmäßigkeiten der klassischen Physik folgten wie die größeren Objekte.
Alles was im Zusammenhang mit Objekten aus der »großen« Welt passierte, war vorhersagbar, reproduzierbar und konstant. Als der legendäre Apfel vom Baum fiel und sich in Richtung auf den Mittelpunkt der Erde bewegte, bis er mit Newtons Kopf kollidierte, beschleunigte sich seine Masse mit einer konstanten Kraft. Doch das Verhalten von Elektronen als Partikel war ungewöhnlich und konnte nicht vorhergesagt werden. Wenn sie mit dem Atomkern interagierten und sich auf dessen Zentrum zubewegten, gewannen sie Energie hinzu bzw. verloren sie Energie, waren sichtbar und verschwanden und tauchten scheinbar überall auf, ohne Beschränkung durch Zeit und Raum.
Funktionierte die Welt des Mikro- und die Welt des Makrokosmos etwa auf Basis komplett unterschiedlicher Regeln? Da subatomare Partikel wie Elektronen die Bausteine von allem in der Natur ausmachten – wie konnten sie dann nach bestimmten Regeln funktionieren und die Dinge, die aus diesen Partikeln bestanden, nach ganz anderen Regeln?
Von Materie zu Energie: Partikel ziehen
die ultimative Verdünnisierungsshow ab
Auf der Ebene der Elektronen kann man energieabhängige Merkmale wie die Wellenlänge, die elektrische Spannung und Ähnliches messen, doch die Masse dieser Partikel ist so unendlich klein und existiert nur für eine so winzige Zeitspanne, dass sie praktisch gar nicht existent ist.
Das
