Physik-Symposium 2019

Bloß ungenau oder falsch?
Laborsprache und verborgene Variablen

Vortrag von Prof. Dr. Reinhard F. Werner

Wenn Physiker im Labor oder an der Tafel über Quantensysteme reden, kommen viele Dinge vor, die in der mathematischen Sprache Quantentheorie gar nicht formulierbar sind. Das ist einerseits unvermeidlich, denn in solchen Situationen spricht man keine formale Sprache, sondern eine etwas geschärfte Version der Umgangssprache. Die hat sich aber gerade nicht an der Erfahrung mit Quantensystemen gebildet, sondern drückt viel mehr unser Bedürfnis aus, die Welt in Form von Geschichten zu verstehen. »Durch welchen Spalt ist das Teilchen gegangen?« klingt dann allemal wie eine legitime Frage. Aber schon die Frage hat keine Formulierung in der Theorie. Erst recht sind die beliebten, aber mysteriösen Antworten der Art »Das Teilchen geht durch beide Spalte« durch nichts in der Theorie abgedeckt. Vor allem führen die klassischen Geschichten zu echten Widersprüchen, wenn sie über verschränkte Systeme erzählt werden.

Wir sollten aber andererseits den informellen Sprechweisen des Labors eine Analyse-Ebene zur Seite zu stellen, auf der man feststellen kann, ob eine anscheinende Paradoxie mal wieder nur auf der Verführung durch zu klassische Sprache beruht. Im Alltag und in vielen Bereichen der Physik, z.B. der Festkörperphysik, führt schlampige Sprache nicht oft zu Problemen. In anderen Bereichen, wie der Quanteninformationstheorie, wäre man ohne analytisches Korrektiv oft schnell in Schwierigkeiten. Natürlich kann man manche Probleme auch von vornherein durch eine Schärfung der Laborsprache vermeiden, oder irreführende Vorstellungen wie das Bohrsche Atommodell oder das Vektormodell des Drehimpulses einfach fallen lassen.

Die Notwendigkeit einer Sprachkritik ist in der Philosophie nichts Neues. Leider stellt sich aber heraus, dass die traditionellen Werkzeuge und Schärfungsmethoden im Quantenkontext eher Teil des Problems als Teil der Lösung sind. Eine logische Analyse in einem Prädikatenkalkül (»Welche Eigenschaften treffen zu?«) ist genau falsch, wenn naive logische Verknüpfungen von Eigenschaften der Quantensysteme erlaubt werden. Ontologie auf der Quantenebene (»Was ist wirklich?«) oder Kausalität (»Warum geschieht dies?«) sind einfach kontraproduktiv. Das hat dazu geführt, dass viele Philosophen und Wissenschaftstheoretiker noch nicht so recht bei der Quantenmechanik angekommen sind und tattdessen dubiosen Alternativen wie der Bohmschen Mechanik, der Vielwelten-Interpretation oder gar Kollapsmodellen a la Ghirardi-Rimini-Weber anhängen. Dagegen wird im Vortrag die These vertreten, dass schlechte Physik nicht gute Naturphilosophie sein kann.

Bildquelle: Wikimedia Commons/Blast (Autor: Ludwig Boltzmann)