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Quantentheorie : Bellsche Ungleichung: Experimentelle Metaphysik

Gelten diese Voraussetzungen, muss die Ungleichung erfüllt sein. Dann behielte Einstein recht. Es könnte verborgene Parameter geben und die statistische Natur der Quantengesetze entspräche dann im Grunde denen der Wärmelehre. Deren Gesetze haben Größen wie Temperatur oder Druck eines Gases zum Gegenstand, die auch auf Wahrscheinlichkeiten beruhen, hinter denen sich aber Parameter für Orte und Geschwindigkeiten der Gasatome verbergen. Ist die Bellsche Ungleichung hingegen nicht erfüllt und hält man am Induktionsprinzip fest, ist entweder die Lokalität oder der Realismus falsch – oder beides.

Harte Fakten statt bloße Argumente

Das Frappierende ist nun, dass es seit Beginn der 1970er Jahre technisch möglich ist, diese Frage mit Hilfe der Experimentalphysik zu beantworten. Solche Versuche sind gemacht worden in verschiedenen Versionen und mit immer größerer Genauigkeit. Das Ergebnis dieser „experimentellen Metaphysik“, wie der Wissenschaftsphilosoph Abner Shimony es genannt hat: Die Bellsche Ungleichung (genauer: eine experimentell besser zugängliche Verallgemeinerung, die sogenannte CHSH-Ungleichung) ist manifest verletzt. Die objektive lokale Realität, die wir aus unserer Alltagswelt gewohnt sind und die auch die Relativitätstheorie unangetastet ließ – es gibt sie nicht. Und das ist keine wortreich begründete These, kein philosophisches Argument, sondern harter mathematischer Fakt.

Was folgt daraus? Durchaus auch Praktisches. Aus den Bell-Experimenten haben sich Technologien wie die Quantenverschlüsselung von Datenleitungen entwickelt, zu deren Pionieren der Wiener Gastgeber Anton Zeilinger gehört und die heute schon kommerziell genutzt werden. Zeilingers Mitarbeiter Rupert Ursin und seinem Team etwa sind Quantendatenübertragungen durch die Atmosphäre über 144 Kilometer hinweg gelungen. Auch quantenverschlüsselte Satellitenkommunikation ist keine Utopie mehr. Der Verwirklichung geplanter Versuche mit der Internationalen Raumstation ISS stehen keine technischen Unzulänglichkeiten mehr im Weg, sondern allenfalls noch die internationale Raumfahrtbürokratie.

Die Jagd nach den Schlupflöchern

Unterdessen werden die Experimente zu Bells Ungleichung immer weiter verfeinert. Dabei geht es darum, herauszufinden, ob in den Voraussetzungen, unter denen der Nachweis einer Verletzung der Ungleichung diese eigentümlichen Konsequenzen hat, nicht irgendwelche Schlupflöcher (Loopholes) lauern, auf die ein lokaler Realist sich noch berufen könnte. Verschiedene Messungen konnten bisher jeweils verschiedene Schlupflöcher schließen, einige auch mehrere zugleich in einem Laborexperiment. Schon laufen Experimente, um jeweils sämtliche relevanten Loopholes zugleich auszuschließen.

Es wird nicht erwartet, dass auch dabei etwas anderes herauskommen wird, als dass die Bellsche Ungleichung und ihre Verallgemeinerungen in der tatsächlichen physikalischen Welt verletzt sind und dieser Umstand mit keinem auch nur entfernt plausiblen Argument wegerklärt werden kann. Umso schärfer stellt sich dann die Frage, wie das Verhältnis von empirischer Physik und physikalischer Wirklichkeit dann zu verstehen ist. Was kann, was ist Physik, wenn das, was sie erforscht, nicht objektive lokalisierbare Realität ist?

Quantenphysik als Theorie der Information

Der Physikphilosoph Jeffrey Bub von der University of Maryland etwa betont, dass es in den Bell-Experimenten ja um Korrelationen von Messwerten gehe und daher um Struktur von Information. Die Quantenphysik sei daher ihrem Wesen nach eine Theorie der Information und nicht der Realität: „Wessen Information es ist und worüber sie informiert, ist irrelevant.“

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