Vor 100 Jahren entstand die Quantenphysik, die die Bewegung kleiner Objekte wie Lichtteilchen beschreibt. Sie bildet das Fundament der modernen Physik. Was sie genau über die Welt aussagt, ist noch immer umstritten. – Eine Einordnung von Thomas Stark.
Im Jahr 1908 formulierte der russische Revolutionär Wladimir I. Lenin eine Kritik am Einfluss des philosophischen Idealismus in der Physik und stellte fest: „Die moderne Physik liegt in Geburtswehen. Sie ist dabei, den dialektischen Materialismus zu gebären.“ Drei Jahre zuvor hatte der deutsche Physiker Albert Einstein die spezielle Relativitätstheorie begründet, die das Verständnis von Raum, Zeit und Bewegung revolutionierte.
Der Welle-Teilchen-Dualismus
Im selben Jahr legte Einstein mit seiner Erklärung des photoelektrischen Effektes auch eine Grundlage für die große physikalische Errungenschaft des 20. Jahrhunderts: Er erkannte, dass sich bei der Ausbreitung von Licht die Energie nicht gleichmäßig im Raum verteilt, sondern in kleinen Paketen, sogenannten „Energiequanten”. Dass Licht in Teilchenform auftreten kann, schien früheren Experimenten zu widersprechen, die eine Ausbreitung des Lichts als Welle nachgewiesen hatten.
Der „Welle-Teilchen-Dualismus“ bestimmte in den Jahren danach die physikalische Forschung. 1913 nahm Niels Bohr das Lichtquantum zur Grundlage für das nach ihm benannte Atommodell. 1924 entdeckte Louis de Broglie, dass sich nicht nur Lichtwellen wie Teilchen verhalten, sondern auch Materieteilchen wie z.B. Elektronen Wellenverhalten aufweisen. Ein Jahr später formulierten Werner Heisenberg und Erwin Schrödinger die Quantenmechanik als mathematischen Formalismus.
Die Wellenfunktion
Das zentrale Element zur Beschreibung von kleinen Objekten wie Lichtteilchen ist in der Quantenmechanik die sogenannte „Wellenfunktion”. Aus dieser lässt sich die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Messgrößen wie Ort, Geschwindigkeit oder Energie eines Objekts berechnen. Anders als in der klassischen Physik, lassen sich in der Quantenphysik damit keine genauen Aussagen über den Zustand eines Teilchens zum Zeitpunkt t treffen, sondern nur Wahrscheinlichkeitsaussagen. Mehr noch: Der Charakter der Wellenfunktion bringt es mit sich, dass sich bestimmte Größenpaare wie Ort und Geschwindigkeit von Teilchen nicht gleichzeitig beliebig genau bestimmen lassen.
Mit der Begründung der Quantenphysik begann auch die Diskussion über ihre Interpretation. Einige Physiker:innen verfielen der Vorstellung, dass auf mikroskopischer Ebene allein der Zufall die Welt regiere — und dass nur dem Messergebnis, nicht dem Quantenobjekt selbst eine Realität zukäme.
Mit dieser „Kopenhagener Deutung“ von Bohr und Heisenberg landeten sie genau bei dem „physikalischen Idealismus“, den Lenin 1908 kritisiert hatte. Hierfür war auch ausschlaggebend, dass idealistische Philosophien in Europa im frühen 20. Jahrhundert Konjunktur hatten und die Wissenschaftler:innen beeinflussten.
Nicht alle Physiker:innen folgten dieser Interpretation. Einstein hielt die Quantenphysik zeitlebens für unvollständig. Schrödinger formulierte ein Gedankenexperiment, wie man eine Katze in einen quantenmechanischen Mischzustand aus Leben und Tod beschreiben könnte — und zwar, um die Absurdität einiger Folgerungen aus der Theorie anschaulich zu machen. In der Sowjetunion lieferten Physiker:innen wie z. B. Wladimir Fock Ansätze, um die Quantenphysik materialistisch einzuordnen.
Albert Einstein: Ein Wissenschaftler gegen Krieg, Faschismus und für den Sozialismus
Doppelspaltexperiment
Die Welt verstehen
Ohne Quantenphysik ließen sich heute weder Handys bauen noch viele Naturerscheinungen wie z.B. die Existenz von Festkörpern erklären. Sie bildet die Grundlage der modernen Physik. Was sie im Kern über die Welt mikroskopischer Objekte aussagt, ist jedoch weiter umstritten — und in der Forschung eher ein Nischengebiet. Dort hat sich der pragmatische Ansatz „Shut up and calculate“ durchgesetzt. In der bürgerlichen Gesellschaft gibt es zwar ein Interesse an technologischen Neuerungen — kaum aber an einer Weiterentwicklung des Verständnisses über die objektive Realität, die Widersprüche von Erscheinungen oder das Verhältnis von Zufall und Notwendigkeit.
Dieser Text ist in der Print-Ausgabe Nr. 102 vom September 2025 unserer Zeitung erschienen. In Gänze ist die Ausgabe hier zu finden.
