von RÜDIGER VAAS
Quantenphysiker stochern noch immer im Nebel: Das Problem sind die im Mikrokosmos gemessenen und im Formalismus der Schrödinger-Gleichung durch Wellenfunktionen beschriebenen Superpositionen. Sie kommen in der von der klassischen Physik erfassten Alltagswirklichkeit mit eindeutigen Orten und Bewegungen der Dinge nicht vor. Dieser rätselhafte Übergang vom Kleinen ins Größere wurde zwar durch die Entdeckung der Dekohärenz entschärft (siehe voriger Artikel „Die Entstehung der klassischen Welt“). Aber sie verschiebt das Problem nur – vielleicht sogar auf das gesamte Universum, wenn sich dieses ebenfalls in Superposition befindet, sich also alle physikalischen Möglichkeiten überlagern. Dann hätte Schrödingers bedauernswerte Katze unzählige Leben und Tode, aber auch jeder von uns Myriaden Doppelgänger, die alles Mögliche tun oder unterlassen.
Man kann die Problematik auch unspektakulärer formulieren: Warum kondensiert in der Quantenphysik eine nebulöse Wahrscheinlichkeitswolke zu einem singulären Wert, wenn das Quantensystem gemessen wird? Oder steckt in Superpositionen eine intrinsische Begrenzung, die gar nichts mit einer Messung zu tun hat? Brechen die Superpositionen vielleicht von selbst zusammen: indeterministisch (zufällig, ohne äußere Ursache), diskontinuierlich, nicht umkehrbar, nur nach dem Gesetz einer objektiven Wahrscheinlichkeit? Genau das ist die Annahme von Modellen, die einen spontanen Quantenkollaps postulieren.
Die Grundidee wurde von Philip Pearle sowie von GianCarlo Ghirardi, Alberto Rimini und Tullio Weber (GRW) formuliert; eine andere Variante stammt von Stephen Adler. Alle diese Kollaps-Modelle sind alternative Theorien. Sie ersetzen die lineare deterministische Schrödinger-Gleichung durch eine nichtlineare zeitliche Dynamik (mathematisch betrachtet werden zusätzliche Terme addiert). Sie schlagen also ein neues Naturgesetz vor. Es enthält in der Standardformulierung zwei neue Naturkonstanten: eine Zeiteinheit τ und einen Lokalisationsoperator, der die „Schärfe“ des Lokalisationsgrads α eines Kollaps-Ereignisses beschreibt. Im GRW-Modell gilt τ = 1015 Sekunden und α = 10–5 Zentimeter. N/τ gibt die Wahrscheinlichkeit des jeweiligen Quantensprungs an, der für kleine Teilchenzahlen N gering ist, für makroskopische Verhältnisse (N ≈ 1023) aber riesig. Ein Quantensystem aus sehr vielen Teilchen müsste daher sofort kollabieren. Deshalb wäre die Alltagswelt klassisch bestimmt. (Das schließt die Dekohärenz nicht aus, steht jedoch in einer gewissen Diskrepanz dazu.)
Kollaps-Modelle lösen also das Messproblem der Quantenphysik, und zwar unabhängig von Beobachtungen, werfen aber diffizile Fragen und neue Probleme auf. Das gilt auch für Modelle, die die Gravitation als Grund für den Kollaps der Wellenfunktion annehmen. Solche wurden beispielsweise von Lajos Diósi und Roger Penrose vorgeschlagen. Alle diese Modelle bekommen mittlerweile verstärkt Aufmerksamkeit. Sie sind momentan höchst spekulativ. Doch man kann sie experimentell ausloten und tut das auch.
