Viele Verständnisprobleme der Quantenphysik sind noch ungelöst oder teils heftig umstritten. Hier einige der prinzipiellen Hauptschwierigkeiten, die Quantentheoretiker und sogar Philosophen immer noch umtreiben:
1 Wie genau erfolgt der Übergang von Quantensystemen zu der uns vertrauten „klassischen” Wirklichkeit?
2 Handelt die Quantentheorie eigentlich von der Welt oder von unserem Wissen über die Welt – oder davon, was manche Physiker etwas hilflos „Information” nennen, die wo-möglich unabhängig oder jenseits von Materie und Energie besteht?
3 „Kollabiert” Schrödingers Wellenfunktion wirklich, wenn ein Quantensystem gemessen wird – also beispielsweise die Polarisation eines Photons? Und wenn ja: Was geschieht dabei genau? Bewirkt eine physikalische Wechselwirkung diesen Kollaps? Oder ist er ein neuer, mit der bisherigen Quantentheorie nicht vereinbarer und von ihr nicht erklärbarer Prozess? Vielleicht ein Effekt der Quantengravitation? Oder gar, wie Spiritisten meinen, ein reiner Bewusstseinsakt?
4 Oder kollabiert die Wellenfunktion nie, und das Universum spaltet sich stattdessen bei jeder möglichen „Entscheidung” – beispielsweise Photonen-Polarisation links oder rechts – in zwei Kopien oder „Zweige” auf, die sich geisterhaft überlagern und doch nicht „kommunizieren”? Dann wäre letztlich alles, was überhaupt möglich ist, auch wirklich – sogar unendlich oft.
5 Repräsentiert die Wellenfunktion nur unser Wissen beziehungsweise Unwissen eines Quantenzustands? Oder kommt ihr selbst eine physikalische Realität zu, wie manche Physiker heute vermuten?
6 Existiert eine universelle Wellenfunktion, das heißt ein Quantenzustand des gesamten Universums, wie viele Quantenkosmologen annehmen? Wenn ja, welche Eigenschaften hat er? Wenn man das wüsste, könnte man womöglich sogar den Urknall erklären.
7 Wie lassen sich die Widersprüche zwischen Quantenphysik und Allgemeiner Relativitätstheorie überwinden – und damit auch die ominösen Singularitäten im Urknall und in den Schwarzen Löchern vermeiden, die den Physikern und Kosmologen so viel Kopfzerbrechen bereiten? Gibt es wirklich eine „Weltformel”, die alles einheitlich beschreiben kann – einschließlich Raum und Zeit? Und ist die Raumzeit womöglich selbst quantisiert, also nicht fundamental, sondern aus anderen Größen zusammengesetzt? Das legt die Theorie der Schleifen-Quantengravitation nahe, die die Relativitätstheorie erweitert.
