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Besteht Materie etwa gar nicht aus Materie?


Dies ist eine kurze Einführung in die erstaunlichen Entdeckungen der modernen Quantenphysik. Diese Erkenntnisse sind bis jetzt nur zum Teil in den heutigen wissenschaftlichen Wissensfundus eingegangen und konnten den vorherrschenden Materialismus bislang nicht zu Fall bringen - obschon genau das eigentlich zu erwarten wäre.


Inhaltsübersicht:

  1. Das berühmte Doppelspaltexperiment: Dieses Experiment stellte die klassische Physik auf den Kopf. Es wirft grundsätzliche Fragen auf über die Natur von Materie und die Rolle des Bewusstseins. Denn wenn das Elementarteilchen durch den Doppelspalt fliegt, fliegt es im Experiment scheinbar durch beide Spalte zugleich.
  2. Delayed Choice Quantum Eraser Experiment: Dieses Experiment verursacht noch größeres Kopfzerbrechen als das Doppelspaltexperiment. Hier scheint auf den ersten Blick die Zeit rückwärts zu laufen oder die Kausalität umgedreht zu werden.
  3. Studien zur psychophysischen Beeinflussung eines Doppelspalt-Experiments: Im Labor des Institute of Noetic Sciences in Petaluma (Kalifornien) wurden interessante Varianten des Doppelspaltexperiments durchgeführt, bei denen jeweils der Einfluss des menschlichen Bewusstseins im Zentrum der Untersuchung stand.
  4. Interviews mit Anton Zeilinger und Hans-Peter Dürr: In diesen Interviews werden einige weitere interessante Aspekte der Quantenphysik thematisiert, inklusive der philosophischen Überlegungen, die man aus ihr ableiten kann.
  5. Weiterführende Informationen und Buchtipps

1) Das berühmte Doppelspaltexperiment 

Das Doppelspaltexperiment ist ohne Zweifel das berühmteste Experiment aus dem Bereich der Quantenphysik. Zunächst zur Vorgeschichte: Im Jahr 1703 postulierte Isaac Newton, dass Licht aus einem Strom aus Partikeln besteht, weil es sich entlang von graden Linien mit hoher Geschwindigkeit ausbreitet und es an Spiegeln in vorhersehbarer Weise reflektiert wird. 

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In 1804 zeigte Thomas Young, dass Licht Welleneigenschaften hat, da es an Hindernissen gebeugt wird und dabei Interferenzmuster erzeugt. Der Begriff "Beugung" beschreibt, dass eine Welle, welche auf ein Hindernis trifft, abgelenkt wird, bzw. dass hinter kleinen Öffnungen ein kreisförmiges Wellenmuster entsteht.

Der Begriff "Interferenz" beschreibt den Effekt, dass eine Welle, die auf einen Doppelspalt trifft, hinter dem Doppelspalt zwei neue Wellen erzeugt, die miteinander wechselwirken. Dadurch entsteht auf einem Schirm hinter dem Doppelspalt eine Reihe heller und dunkler Streifen, die auch als "Interferenzmuster" bezeichnet werden.

Das Licht, das auf dem Schirm hinter dem Doppelspalt gemessen wird, zeigt hellere und dunklere Bereiche, denn dort, wo zwei Wellenberge aufeinander treffen, addieren sich diese und erzeugen einen hellen Bereich auf dem Schirm. In den Bereichen, wo ein Wellenberg auf ein Wellental trifft, löschen sich beide gegenseitig aus und es entsteht ein dunkler Bereich.

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Nun zum Doppelspaltexperiment: Stellen wir uns nun vor, in dem Experiment nicht mehr Licht auf den Schirm zu schießen sondern Kugeln aus einem Maschinengewehr. In diesem Fall würde man wohl kaum ein Interferenzmuster erwarten, denn jede Kugel würde entweder durch den einen oder den anderen Spalt fliegen und jeweils dahinter ein Einschussloch - bzw. bei mehreren Kugeln einen Streifen von Einschusslöchern - hinterlassen.

In der nächsten Modifikation des Experiments verwenden wir nun ein "Elektronen-Gewehr". Dieses Elektronen-Gewehr ist in der Lage einzelne Elektronen abzufeuern und dies innerhalb kürzester Zeit millionenfach zu wiederholen. In so einem Versuchsaufbau ist es ausgeschlossen, dass ein Elektron mit einem anderen Elektron wechselwirkt, da sich immer nur ein einzelnes Elektron am Doppelspalt aufhält.

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Als die Wissenschaftler dieses Experiment zum ersten Mal durchführten, waren sie schwer verwundert, denn sie hatten eigentlich etwas ähnliches erwartet, wie bei dem Versuch mit einem Maschinengewehr: Also zwei schmale Streifen direkt hinter jedem der beiden Spalte. Aber das Ergebnis zeigte ein völlig anderes Ergebnis: Es bildete sich ein Interferenz-Muster! Aber wie kann das sein ? Wie kann ein einzelnes Elektron "mit sich selbst wechselwirken" um dadurch ein Interferenzmuster zu erzeugen?

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Um herauszufinden, was genau am Doppelspalt vor sich ging, brachten die Wissenschaftler nun je einen Detektor an jedem der beiden Spalte an, die in der Lage sind zu messen, durch welchen Spalt das Elektron geflogen ist. Als sie nach dem Umbau das Elektronen-Gewehr einschalteten, waren sie erneut schwer verwundert: Nun war das Interferenz-Muster verschwunden und auf dem Schirm sah man nur zwei schmale Streifen, je einen hinter jedem Spalt. Also hat der Einbau der beiden Detektoren eine Veränderung des Verhaltens der Elektronen ausgelöst. Wie kann das ein?

Auch wenn die Ergebnisse des Doppelspalt-Experiments nicht angezweifelt werden, gibt es unterschiedliche wissenschaftliche Interpretationen, was es zu bedeuten hat. Die Tatsache, dass die Aufzeichnung des Detektorsignals das Verhalten der Elektronen verändert, scheint mit der Anwesenheit eines "bewussten Beobachters" zusammenzuhängen. Wenn der bewusste Beobachter hinschaut (bzw. misst) verhalten sich die Elektronen anders als wenn er wegschaut (nicht misst).

VIDEO: Das Doppelspaltexperiment einfach erklärt

3:40 Minuten, deutsch, Youtube-Kanal "100 Sekunden Physik"

Falls Sie nur wenig Zeit zum Lesen aufbringen können oder das Gelesene noch einmal in visualisierter und einfach dargestellter Form ansehen möchten, finden Sie hier eine Verlinkung Erklärvideo des bekannten Youtube-Kanals "100 Sekunden Physik".



Interpretation des Doppelspaltversuchs durch Thomas Campbell

Eine neue Deutung der Ergebnisse des Doppelspaltversuchs basiert auf einem neuen Modell unserer Realität, das sowohl Physik als auch Metaphysik erklären kann (gemeint ist "Theory of Everything" des US-Physikers Thomas Campbell, mehr dazu weiter unten). In diesem Modell wird angenommen, dass Bewusstsein die Grundlage für unsere Realität bildet und dass Materie virtueller Natur ist. Die Annahme, dass wir in einer virtuellen Realität leben, scheint nicht mehr ganz so weit hergeholt, wenn man mal die Erkenntnisse der Physik betrachtet : Wenn man sich tiefer und tiefer in die Struktur der Materie begibt, so ist unbestritten, dass Atome zu 99,9% aus leerem Raum bestehen. Im Bohr'schen Atommodell, das heute in der Schule gelehrt wird, gibt es den Atomkern und um diesen kreisen die Elektronen. Aber Atomkern und Elektronen nehmen einen verschwindend geringen Raum ein und 99,9% des Atoms ist schlicht und einfach leer. Wenn man eine Ebene tiefer schaut und den Atomkern betrachtet, so entdeckt man, dass sich das Muster wiederholt: Auch der Atomkern selbst besteht fast nur als leerem Raum.

Wenn aber die Struktur, welche die Grundlage für Materie bildet, zu 99,9% aus leerem Raum besteht, könnte man auch sagen, dass die Information über die Materie von wesentlicher Bedeutung ist. In dem neuen Realitätsmodell, das dieser Erklärung zugrunde liegt, wird deshalb dieser Information über die Materie eine wichtigere Rolle zugewiesen als der Materie selbst. Materie ist in diesem Modell nur eine abgeleitete Größe der Meta-Informationen über die Materie.

Es ist wesentlich, die Idee hinter diesem Modell zu verstehen, deshalb soll sie an dieser Stelle nochmal mit anderen Worten wiedergegeben werden: In einer Realität, wo Bewusstsein und Information primäre Größen sind, ist Materie nur eine Projektion. Stellen Sie sich vor, Sie sitzen vor einer transparenten Leinwand und jemand, den Sie nicht sehen können, erzeugt Schattenspiele auf der Leinwand indem er verschiedene Gegenstände zwischen Lichtquelle und Leinwand hält (siehe hierzu auch Platons Höhlengleichnis in der Rubrik "Metaphysik und Wissenschaft > Woher wissen wir was wahr ist?"). Alles was Sie sehen können, sind die Schatten aber der Schatten ist nicht "der wirkliche Gegenstand" er ist nur dessen Projektion. In diesem Modell existiert der "wirkliche Gegenstand" nur in Form von Informationen außerhalb der Raumzeit und die Repräsentation des Gegenstands in der Raumzeit ist ähnlich wie ein drei-dimensionaler Schatten.

In diesem Realitätsmodell wird Materie nur "gerendert", wenn ein bewusster Beobachter hinschaut. Der Begriff "rendern" wird hier im gleichen Zusammenhang benutzt wie bei der Programmierung eines 3D-Computerspiels : Er bedeutet, dass ein graphisches Element (z.B. ein Gegenstand) berechnet und auf dem Bildschirm dargestellt wird, sobald der Spieler seinen Kopf in Richtung des Gegenstands dreht und der Gegenstand dadurch ins Sichtfeld des Spielers gelangt. Sobald er in eine andere Richtung schaut, wo er den Gegenstand nicht sehen kann, braucht der Gegenstand nicht gerendert zu werden. Dies bedeutet aber nicht, dass der Gegenstand in diesem Moment nicht existiert, er existiert aber nur in Form von Information.

Nun wenden wir das beschriebene Realitätsmodell auf das Doppelspalt-Experiment an: Jedes Partikel, das man mit bloßem Auge nicht sehen kann, braucht auch nicht gerendert zu werden. Es existiert also erstmal nur auf der Ebene der Information. Wenn das Elektronen-Gewehr also Elektronen in Richtung des Doppelspalts schießt, fliegt da nicht wirklich ein Elektron als Teilchen, sondern es fliegt nur die Information über das Elektron in Richtung Doppelspalt. Quantenphysiker benutzen in diesem Zusammenhang häufig den Begriff "Wahrscheinlichkeitsverteilung". Dieser Begriff bedeutet folgendes: Das Elektron existiert - solange kein bewusster Beobachter irgendeine Messung an ihm vornimmt - nur als eine "Wahrscheinlichkeitswolke" in der Raumzeit. Der genaue Ort, wo sich das Elektron befindet ist somit unbestimmt und er wird erst in dem Moment bestimmt, wenn man eine Messung (z.B. durch einen Elektronen-Detektor) macht. In diesem Fall kollabiert die Wahrscheinlichkeitsverteilung an einem bestimmten Punkt in der Raumzeit und dort wird dann das Elektron "gerendert" so dass man es sehen (messen) kann.

Nun ersetzen wir also in Gedanken das Elektron, das wir uns bisher immer als Teilchen vorgestellt hatten, durch eine Wahrscheinlichkeitsverteilung - gedacht in Form einer Wolke - die auf den Doppelspalt zufliegt. Wenn nun am Doppelspalt Detektoren angebracht sind, die auch richtig messen und die Daten aufzeichnen, so bedeutet dies, dass eine Messung durch einen bewussten Beobachter am Doppelspalt erfolgen wird. Somit kollabiert die Wahrscheinlichkeitsverteilung am Doppelspalt und das Elektron wird an einem der beiden Spalte gerendert (und zwar an dem wo es nach der Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion "wahrscheinlicher" ist). Da das Elektron nun für die Messung gerendert wurde, existiert es nicht mehr als Wahrscheinlichkeitsverteilung. Es kann also nicht mit irgend etwas wechselwirken und dadurch ein Interferenzmuster erzeugen. Stattdessen fliegt es, wie man es von einem Materieteilchen erwarten würde - in einer graden Linie Richtung Schirm und hinterlässt dort einen einzelnen hellen Streifen.

Wenn man sich nun den Fall vorstellt, dass die Detektoren am Doppelspalt keine Daten aufzeichnen, so bedeutet dies, dass die Wahrscheinlichkeitswolke nicht kollabiert. Sie fliegt somit als Wolke durch den Doppelspalt und zwar zum Teil durch den linken und zum Teil durch den rechten. Auf der anderen Seite wechselwirken nun die beiden Wahrscheinlichkeitswolken miteinander und es entsteht ein Interferenzmuster, allerdings nur auf der "abstrakten Ebene der Information". Die Wahrscheinlichkeitsverteilung kollabiert in diesem Fall erst in dem Moment, wo sie auf den Schirm trifft, denn dann findet eine Messung statt und die auf den Schirm treffende Verteilung zeigt dann ein Interferenzmuster auf, was zu einem Muster aus hellen und dunklen Streifen auf dem Schirm führt.

VIDEO: Interpretation des Doppelspaltexperiments von Thomas Campell 

18:54 Minuten, deutsche Übersetzung

Dieser 19-minütige deutsch synchronisierte Ausschnitt stammt aus einem Vortrag, den Physiker Thomas Campbell im März 2010 gehalten hat. In diesem Segment spricht er über die Struktur unserer Realität, er stellt das Doppelspalt-Experiment vor und präsentiert neuste Theorien und Erkenntnisse aus dem Fachbereich der Digitalen Physik. Durch diese neuen Ansätze lassen sich Quantenphysik, Realitivitätstheorie und Metaphysik aus einem einzigen Realitätsmodell ableiten. Anmerkung: Tom's Erklärung von 7:45 bis 9:00 zu nicht aufgezeichneten Daten der Sensoren ist eine vereinfachende Metapher und wissenschaftlich so nicht richtig. Eine ausführlichere Erklärung dazu wie das Experiment wirklich abläuft findet man im nachstehenden Artikel und Video.

2) Das Delayed Choice Quantum Eraser Experiment 

In dem einfachen Aufbau des Doppeltspaltexperiments zeigt sich stets ein Interferenzmuster auf dem Schirm. Photonen scheinen also irgendwie doch keine Teilchen zu sein, sondern gleichen einer Welle, denn am Doppelspalt zeigen Photonen das Beugungsverhalten einer Welle.

Wenn man jedoch an beiden Spalten je einen Photonensensor anbringt und man somit messen kann, ob ein Photon durch den einen oder den anderen Spalt geflogen ist, verändert sich das Messergebnis auf dem Schirm schlagartig. Man sieht dann nur noch zwei helle Streifen auf dem Schirm, so wie man das von Teilchen erwarten würde. Allein durch die Messung der Photonen am Doppelspalt scheint sich ihr Verhalten von dem einer Welle zu dem eines Teilchens zu verändern.

Hier soll nun noch ein anderer, erweiterter Versuchsaufbau des Experiments erklärt werden, nämlich das "Delayed Choice Quantum Eraser" Experiment, wie es bereits im Jahr 1982 durch Scully and Drühl vorgeschlagen wurden. Damals fehlten allerdings noch die erforderliche Messgeräte, weshalb das Experiment erst im Jahr 1999 wirklich durchgeführt werden konnte. Auch wenn das Experiment auf den ersten Blick ziemlich kompliziert aussieht: Sie werden seinen Aufbau in wenigen Minuten verstanden haben.

Hinter dem Doppelspalt befindet sich ein Beta-Bariumborat-Kristall, der die Eigenschaft hat, aus einem einzelnen Photon, das auf ihn trifft, zwei miteinander verschränkte identische Photonen mit der halben Frequenz des Urspungsphotons zu erzeugen. Warum man das Photon in zwei identische miteinander verschränkte Photonen aufspalten muss, wird in kürze klar werden. Die gelbe Linse hat die Aufgabe, Photonen, die durch den oberen Spalt geflogen sind und sich somit auf dem roten Pfad befinden und Photonen, die durch den unteren Spalt geflogen sind und sich somit auf dem türkisen Pfad befinden, so abzulenken, dass sie beide auf den Sensor D0 hier oben treffen.  Ziel dieser Anordnung ist es, am Sensor D0 messen zu können, ob sich ein einzelner Streifen oder ein Interferenzmuster ergibt, ohne unterscheiden zu können durch welchen der beiden Spalte die Photonen geflogen sind, die das Muster bilden. Informationen über beide Spalte sollen gezielt nicht erfasst werden, indem nur ein Sensor verwendet wird, der beide Signale erfasst, ohne sie unterscheiden zu können.

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Betrachten wir also zunächst den roten Pfad. Ein Photon fliegt durch den rot markierten Spalt und es wird am Beta-Bariumborat-Kristall aufgespalten. Ein Teil fliegt Richtung gelber Linse, der andere Teil wird über ein Prisma nach unten abgelenkt, trifft auf ein weiteres Prisma und schließlich auf einen grünen halbdurchlässigen Spiegel. Alle drei dieser grünen Spiegel haben die Eigenschaft, dass sie Licht, das auf sie trifft, in 50% aller Fälle einfach komplett durchlassen und in 50% der Fälle wird das Licht am Spiegel komplett reflektiert und umgelenkt. Die Auswahl des Pfads an diesen Spiegeln ist also ein 50/50 Zufallsprozess. Durchschnittlich wird also jedes zweite Photon nach oben abgelenkt und trifft auf Sensor D4. Im anderen Fall, fliegt das Photon direkt durch den Spiegel, wird an diesem grauen normalen Spiegel komplett reflektiert und trifft auf einen zweiten grünen Spiegel.

Die Darstellung dieses zweiten grünen Spiegels in der vorliegenden Grafik ist leider nicht ganz korrekt; man muss sich den Spiegel leicht gedreht vorstellen, damit der Reflexionswinkel stimmt. Im ersten Fall wird das Photon nicht abgelenkt, fliegt direkt durch den Spiegel und trifft auf Sensor D1. Im zweiten Fall wird es reflektiert und trifft auf Sensor D2.


Betrachten wir nun kurz den türkisen Pfad von Photonen die durch den unteren Spalt geflogen sind. Auch sie werden aufgespalten und durch die Prismen abgelenkt. Am ersten grünen Spiegel wird wieder jedes zweite Photon reflektiert und trifft deshalb auf Sensor D3. Im zweiten Fall fliegt das Photon einfach durch den grünen Spiegel, wird am grauen Spiegel reflektiert und trifft auf den zweiten grünen Spiegel, den Sie sich wieder leicht gedreht vorstellen müssen. 50% der Photonen fliegen gerade durch den Spiegel und treffen auf Sensor D2, die anderen 50% werden am Spiegel reflektiert und treffen auf Sensor D1.

Photonen, die durch den oberen Spalt geflogen sind und sich somit auf dem roten Pfad befinden, können nur die Sensoren D1, D2 und D4 erreichen können, allerdings nicht Sensor D3. Auf welchen der drei möglichen Sensoren ein Photon trifft, hängt von den Zufallsprozessen an den grünen Spiegeln ab, aber bei einem dieser drei Sensoren muss das Photon zwangsläufig landen. Analog gilt für den türkisen Pfad, dass Photonen, die durch den unteren Spalt geflogen sind, nur in den Sensoren D1, D2 oder D3 landen können, niemals jedoch im Sensor D4. Dadurch sollte klar sein, dass ein vom Sensor D4 erfasstes Photon, zwangsläufig durch den oberen Spalt geflogen sein muss, weil es für Photonen, die durch den unteren Spalt geflogen sind, keine Möglichkeit Sensor D4 zu erreichen. Analog gilt deshalb für Photonen, die vom Sensor D3 erfasst werden, dass diese Photonen zwangsläufig durch den unteren Spalt geflogen sein müssen. Für Photonen, die in den Sensoren D1 und D2 landen, lässt sich nicht feststellen, durch welchen der beiden Spalte sie ursprünglich geflogen sind, denn zu diesen beiden Sensoren führt sowohl ein roter als auch ein türkiser Pfad.

Nun haben Sie den Aufbau des Experiments fast verstanden. Ein wesentlicher Aspekt fehlt jedoch noch, nämlich die Funktion von Sensor D0 am oberen Rand und der Grund warum man das Photon mittels des Beta-Barium-Borat Kristalls in zwei identische Teile aufspalten muss.

Die Sensoren D1 bis D4 sind identische Sensoren, sie können messen, ob ein Photon auf den Sensor getroffen ist, dabei zeichnen sie jedoch kein Bild auf sondern liefern nur die Information, dass ein Photon gemessen wurde. Sensor D0 hingegen funktioniert ähnlich wie eine Kamera, er zeichnet also die genaue Position auf, wo das Photon auf den Schirm getroffen ist.

Der letzte Aspekt, den Sie noch verstehen müssen, bevor es zu den Ergebnissen des Experiments geht, besteht in den Laufzeiten der einzelnen Pfade: Licht bewegt sich bekanntlich mit Lichtgeschwindigkeit, deshalb gilt, dass umso kürzer der Pfad, umso schneller erreicht das Photon den Sensor. Die Pfadlängen in diesem Experiment sind so ausgelegt, dass das nach oben Richtung gelber Linse abgelenkte Photon stehts zu erst auf Sensor D0 trifft, bevor das Partnerteilchen überhaupt auf den ersten grünen Spiegel geschweige denn die Sensoren D1 bis D4 treffen kann. Somit erfolgt das Ergebnis der Messung beim Sensor D0 immer zuerst und dann mit leichter Verzögerung erreicht das Partnerphoton einen der Sensoren D1 bis D4.

Der Coincidence Counter am rechten Rand übernimmt die Auswertung der Ergebnisse der Messdaten. Er stellt quasi die Verbindung zwischen dem Ergebnis von Sensor D0 mit den Ergebnissen der anderen 4 Sensoren her. Er kann somit jeden einzelnen Lichtpunkt, der von einem Photon auf dem Sensor D0 erzeugt wurde, zu einem der vier Sensoren D1 bis D4 zuordnen bei dem das zugehörige Partnerphoton gelandet ist. Somit wird es möglich, die Daten von Sensor D0 in 4 Einzelbilder aufzuspalten, die jeweils einem der Sensoren D1 bis D4 zugeordnet werden können.

Das folgende Bild zeigt die Rohdaten von Sensor D0 links oben. Diese Rohdaten weisen nur ein breites helles Band in der Mitte des Schirms auf und liefern in diesem Rohzustand keine verwertbaren Aussagen über das Experiment. Erst wenn man jedes einzelne Photon, das von Sensor D0 gemessen wurde, dem jeweiligen Sensor D1 bis D4 zuordnet, wo das Partnerphoton gemessen wurde, wird plötzlich ein Muster sichtbar.

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Wenn man sich die aufgespaltenen Sensordaten in der rechten Spalte anschaut, fällt auf, dass die den Sensoren D1 bzw. D2 zugeordneten Messdaten ein Interferenzmuster aufweisen, während die den Sensoren D3 bzw. D4 zugeordneten Messdaten kein Interferenzmuster aufweisen.

Für Photonen, welche auf die Sensoren D1 oder D2 getroffen sind, ist es unmöglich festzustellen, durch welchen Spalt sie geflogen sind, denn diese Information wurde durch die Zufallsprozesse an den grünen Spiegeln quasi "gelöscht". Das verschränkte Partnerphoton erzeugt in diesen Fällen stets ein Interferenzmuster, genauso wie beim einfachen Doppelspaltexperiment ohne Photonensensoren am Doppelspalt.

Für Photonen, welche auf die Sensoren D3 oder D4 getroffen sind, ist klar identifizierbar durch welchen Spalt sie geflogen sein müssen. Das verschränkte Partnerphoton erzeugt in diesem Fall kein Interferenzmuster, genauso wie beim einfachen Doppelspaltexperiment mit Photonensensoren am Doppelspalt.

Warum sollte uns dies jedoch zu Denken geben? 

Das Problem mit diesem Ergebnis ist, dass das verschränkte Photon, das nach oben Richtung gelber Linse abgelenkt wird, auf den Sensor D0 trifft, bevor sein Partnerphoton auf den ersten grünen Spiegel trifft. Zu diesem Zeitpunkt kann das obere Photon eigentlich noch gar nicht wissen, ob es ein Interferenzmuster bilden muss oder nicht, denn durch die längere Laufzeit des unteren Pfads, ist die Entscheidung, auf welchen Sensor das untere Photon treffen wird, noch gar nicht gefallen.

Wie kann das obere Photon in jeder einzelnen Messung bereits vorher wissen, welchen Weg das untere Photon durch die grünen Spiegel wählen wird ? Es kann es nicht wissen, weil die Entscheidung ein Zufallsprozess ist und trotzdem weiss das obere Photon in jedem einzelen Fall bescheid, sonst würden wir nicht ein Interferenzmuster in den Daten sehen, die Sensor D1 bzw. D2 zugeordnet wurden allerdings kein Interferenzmuster in den Daten, die Sensor D3 bzw. D4 zugeordnet wurden.


Haben Sie das Paradoxe an dem Ergebnis des Experiments verstanden?

Was sagen Wissenschaftler zum Ergebnis dieses Experiments? Wenn man versucht die Ergebnisse des Delayed Choice Quantum Eraser Experiments mit Newton'scher Physik und aus einer rein materialistschen Weltsicht heraus zu erklären, steht man vor einer unlösbaren Aufgabe. Aus diesem Grund machen viele Wissenschaftler einen Bogen um das Thema, denn es scheint auf den ersten Blick so, als ob hier gegen unser Verständnis von Kausalität und Zeit verstoßen wird.

Zwar können die Formeln der Quantenphysik das Phänomen mathematisch erklären, aber für Laien ist es schwer, diesen Herleitungen und Schlüssen zu folgen. Stattdessen soll nun etwas näher auf die Ideen des Physikers Thomas Campbell eingegangen werden, der mit seinem virtuellen Realitätsmodell eine originelle Deutung des Experiments ermöglicht.


Interpretation des Delayed Choice Quantum Eraser Experiment durch Thomas Campbell's Modell virtueller Realität

Thomas Campbell stellt sein Realitätsmodell normalerweise in einem zweitägigen Workshop in etwa 16 Stunden vor. Da nur wenige Menschen bereit sind, sich soviel Zeit zu nehmen, geschweige denn ein 800 seitiges Buch zu lesen, soll im Folgenden versucht werden, nur einige Aspekte seines Realitätsmodells zur Erklärung heranzuziehen. Seien Sie also vorab darauf vorbereitet, dass hier nicht alles von Adam und Eva her abgeleitet wird und dass deshalb einiges in den Raum gestellt werden wird, das Tom ausführlich in seinem Buch herleitet. Mehr dazu finden Sie in der Rubrik "Philosophie und Metawissenschaft > My Big Theory of Everything - Thomas Campbell".

VIDEO: Thomas Campell's Deutung des Delayed Choice Quantum Eraser Experiments  

23:33 Minuten, deutsche Übersetzung

Der Inhalt dieses Artikels steht auch als Video zur Verfügung, in dem die Kernbotschaften unter Zuhilfenahme zahlreicher animierter Grafiken eventuell sogar besser verständlich erklärt werden als das diesem Artikel selbst möglich ist.

Thomas Campbell (Tom) behauptet, dass wir in einer virtuellen Realität leben. Was genau meint er damit eigentlich ? Die Grundidee dazu soll zunächst anhand folgender Grafik erklärt werden: Der untere Teil der Grafik repräsentiert unsere dreidimensionale physische Realität. Dort befindet sich alles, was wir um uns herum wahrnehmen. Dann postuliert Tom allerdings, dass es noch so etwas wie eine Meta-Ebene jenseits unserer Realität gibt, in der alle Informationen über unsere Realität gespeichert sind, diese Meta-Informationsebene soll im oberen Teil der Grafik angedeutet sein.

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Dass es so etwas wie höhere Dimensionen gibt, ist ein Konzept, dass auch in anderen wissenschaftlichen Ansätzen Anwendung findet, z.B. bei der String-Theorie. Die Annahme, dass es noch etwas außerhalb dem uns bekannten dreidimensionalen Realitätskonstrukts gibt, ist also keineswegs unwissenschaftlich.

Um das Konzept mit der Meta-Informationsebene besser zu verstehen, betrachten wir kurz das Phänomen verschränkter Teilchen, wie sie im Delayed Choice Quantum Eraser Experiment zum Einsatz kamen. Verschränkte Teilchen haben die Eigenschaft, dass sie aufgrund des Prozesses mit dem sie erzeugt wurden, je einen nach oben und einen nach unten orientieren Spin haben. Spin steht hier vereinfacht ausgedrückt für sowas wie eine Drehung um die eigene Achse, das eine Teilchen dreht sich quasi links rum das andere rechts rum. Der Spin des einen Teilchens kann sich auf grund von physikalischen Erhaltungsgesetzen nur ändern, wenn sich der Spin des Partnerteilchens gleichzeitig ändert. Diese Gleichzeitigkeit der Änderung des Spins gilt sogar, wenn die beiden Teilchen sich Lichtjahre voneinander entfernt befinden.

In der Physik sorgt dieser von Einstein als "gespenstische Fernwirkung" bezeichneten Effekt schon seit Jahrzehnten für Verwunderung, denn es scheint, als ob hier Informationen zwischen den verschränkten Teilchen schneller als mit Lichtgeschwindigkeit übertragen werden, was die Relativitätstheorie verletzen würde. Wie erklärt Tom dieses Phänomen in seinem Modell?

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Tom sagt, die eigentliche Information über die Teilchen liegt auf der Meta-Informationsebene außerhalb unserer 3D-Realität. Unsere Realität wird basierend auf diesen Informationen erzeugt, deshalb der Begriff virtuelle Realität. Wenn der Spin des linken Teilchens umgepolt wird, liegt diese Information sofort und ohne Zeitverzögerung auf der Meta-Informationsebene vor.

Mit zur Zeit verfügbarer Technologie kann man zwar den Spin der Teilchen messen, man kann den Spin jedoch nicht beliebig ändern bzw. umpolen. Tom denkt, dass dies jedoch in naher Zukunft möglich werden wird. Da die Informationen über beide Teilchen auf der Meta-Informationsebene quasi an der selben Stelle gespeichert ist, ändert sich nicht nur die Information des umgepolten Teilchens sondern die Information des Partnerteilchen ändert sich direkt mit. 

Da allerdings das Partnerteilchen in unserer 3D-Realität auch nur aus den Informationen erzeugt wird, die über es auf der Meta-Informationsebene vorliegen, ändert sich deshalb sein Spin in unserer Realität ebenfalls ohne irgendeine zeitliche Verzögerung. Es wird also keine Information innerhalb der 3D-Realität zwischen beiden Teilchen übertragen. Und da keine Information innerhalb der 3D-Realität übertragen wurde, wurde auch nicht die Realitätivitätstheorie verletzt. Der Kernpunkt ist, die Information wurde außerhalb unserer 3D-Realität übertragen und nicht innerhalb.

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Um diese abstrakte Idee von Informationen außerhalb unserer 3D-Realität etwas anschaulicher zu machen, betrachten wir kurz eine Analogie mit einem 3D-Computerspiel: Tom's virtuelle Realitätssicht besagt, dass etwas nur in unserer 3D Realität dargestellt werden muss, wenn wir es mit unseren eigenen Augen sehen können. Der Begriff dargestellt wird hier im gleichen Sinn verwendet, wie in einem 3D-Computerspiel grafische Elemente auf dem Bildschirm dargestellt werden.

Wenn unsere Spielfigur in einem 3D-Computerspiel nach vorne schaut, müssen Gegenstände, die sich hinter ihr befinden nicht dargestellt werden, erst wenn sie sich umdreht und die Gegenstände ins Sichtfeld der Spielfigur rücken, müssen sie dargestellt werden. Existieren die Gegenstände hinter unserer Spielfigur also nicht, wenn sie nach vorne guckt? Nun, sie existieren zumindest auf der Ebene der Information, die außerhalb der 3D-Realität liegt, nämlich im Arbeitsspeicher unseres Computers. In unserer Realität gehen wir aufgrund unserer Annahme, dass unsere Realität objektiv ist, davon aus, dass natürlich alle Gegenstände immer da sind, auch wenn niemand hinschaut. Das ist aber eben nur eine Annahme, sicher wissen tun wir das nicht. 

Wenn sich die Informationen auf der Meta-Informationsebene ändern, kann sich auch unsere physische Realität scheinbar rückwirkend verändern, solange innerhalb der 3D-Realität keine Beweise - wie z.B. Messdaten der Photonensensoren am Doppelspalt - vorliegen, die dies verhindern. Die Realität muss auf jeden Fall widerspruchsfrei sein und Daten die innerhalb der 3D-Realität vorliegen dürfen keinesfalls zu Widersprüchen führen.

Und wie erklärt Tom das Ergebnis des Delayed Choice Quantum Eraser Experiments? Ganz einfach: Da wir nicht in einer objektiven Realität leben, muss sich das Photon, das auf den Sensor D0 trifft gar nicht sofort entscheiden, ob es ein Interferenzmuster oder kein Interferenzmuster bilden muss. Das Ergebnis der Messung am Sensor D0 befindet sich aus Sicht unserer 3D-Realität betrachtet so lange in einem undefinierten Zustand, bis das Partnerphoton auf einen der Sensoren D1 bis D4 getroffen ist.

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Aus Sicht unserer 3D Realität werden wir nie erfahren, dass sich das Messergebnis für kurze Zeit in einem undefinierten Zustand befunden hat, denn wir haben keine Chance diese Lücken in den Messdaten zu sehen. Die 3D Realität, die ab dem Moment erzeugt wird, wo das Partnerphoton auf einen der 4 Sensoren getroffen ist, basiert auf den Daten der Meta-Informationsebene und die wird die Lücke in den Messdaten ab diesem Moment rückwirkend mit konsistenten Messdaten auffüllen.

Trifft das Partnerphoton auf Sensor D3 oder D4 dann muss das Messung von Sensor D0 teilchenverhalten widerspiegeln. Trifft das Partnerphoton hingegen auf Sensor D1 oder D2 muss die Messung von Sensor D0 ein Interferenzmuster zeigen. Das wesentliche Kriterium an dieser Stelle ist Widerspruchsfreiheit aller in unserer 3D-Realität vorliegenden Daten, die muss stets sichergestellt sein und das Ergebnis der Messung am Sensor D0 wird deshalb so ausfallen, dass es konsistent mit der Messung des Partnerphotons ist. An dieser Stelle soll noch darauf hingewiesen werden, dass die vorher verwendete Erklärung mit einer "Messung, die das Kollabieren der Wahrscheinlichkeitsfunktion zu einem physischen Teilchen auslöst" besser anders formuliert werden sollte, denn wenn Tom's Realitätsmodell zutrifft, basiert unsere gesamte 3D-Realität nur auf Information.

Jeder bewusste Beobachter nimmt die 3D Realität basierend auf den ihm zur Verfügung stehenden Informationen der Meta-Informationsebene wahr und die Konsistenz aller individuellen Erfahrungen der bewussten Beobachter wird durch die Konsistenz der Daten sichergestellt, auf denen ihre Erfahrung basiert.

Es ist nicht leicht, unseren Verstand mit diesen Konzepten vertraut zu machen, denn wir sind so sehr an rein lineares Denken und unseren Glauben an eine objektive Realität gewöhnt, dass wir beides nicht gerne hinterfragen. Obwohl die hier beschriebene Interpretation des Doppelspaltexperiments seine seltsamen Ergebnisse erklären könnte, wird es wohl noch etwas Zeit brauchen bis weitere Wissenschaftler bereit sind, sich diese neue Sichtweise zu eigen zu machen.
Auch für Sie persönlich könnte es sich sehr lohnen, zumindest mal ein paar Minuten darüber nachdenken, was Sie gerade erfahren haben. Informationen über Ereignisse in unserer 3D-Realität, die sie aus den Nachrichten erfahren, mögen interessant sein, aber Informationen über die Struktur unserer 3D-Realität selbst könnten hingegen wirklich wichtig sein. Denn wenn Tom's Realitätsmodell stimmt, führt die Veränderung von Daten auf der Meta-Informationsebene zu Veränderungen in unserer 3D-Realität, die aus diesen Daten erzeugt wird und jeder Menschen kann in begrenztem Rahmen Zugriff auf die Daten der Meta-Informationsebene bekommen.
Wenn sie mehr darüber erfahren wollen, wie das geht, schauen Sie sich mal Tom's Vorträge auf Youtube an oder lesen Sie seine Bücher. Einige Ausschnitte von Tom's englischen Vorträgen wurden in deutsch synchronisiert, damit auch Menschen, die kein englisch können zumindest einen ersten Einblick in weitere Aspekte von Tom's Realitätsmodell erhalten. Alle Informationen von Tom gibt es vollkommen kostenlos, denn Tom will Ihnen nichts verkaufen, sondern er möchte Ihnen nur eine andere Sichtweise auf die Welt vermitteln, von der er aus eigener Erfahrung weiss, dass sie das eigene Leben in jeder Hinsicht verbessert. Mehr dazu erfahren Sie hier.

3) Studien zur psychophysischen Beeinflussung eines Doppelspalt-Experiments

Nachstehend finden Sie zwei Studien der Forscher Dr. Dean Radin und Prof. Dr. Arnaud Delorme (sowie weiteren Mitarbeitern) rund um den Zusammenhang zwischen Doppelspaltexperiment und Bewusstsein. 

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Dr. Dean Radin ist Ingenieur für Elektrotechnik und gleichzeitig Psychologe. Er forscht seit Mitte der 1990 Jahre im Grenzbereich zwischen Geist und Materie. Seine Forschungsergebnisse wurden bereits mehrfach in Mainstream-Journalen für Physik und Psychologie veröffentlicht. Mehr zu Dean Radin und seiner Forschungsarbeit finden Sie in der Rubrik "Bewusstseinsforschung > Bewusstsein und Parapsychologie"

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Prof. Dr. Arnaud Delorme ist Neurowissenschaftler, Universitätsprofessor an der Paul Sabatier University in Toulouse, außerordentliches Fakultätsmitglied am Swartz Center for Computational Neuroscience an der University of California (San Diego) und beratender Forscher am grenzwissenschaftlichen Institute of Noetic Sciences in Petaluma (Kalifornien).


3.1 Bewusstsein und Doppelspalt-Interferenzmuster: Sechs Experimente (Physics Essays 25, 2 im Mai 2012)



Download:

https://www.yumpu.com/en/document/view/24326028/physics-essays-radin-final

Autoren:

- Dr. Dean Radin, Institut für noetische Wissenschaften, Petaluma, Kalifornien, USA
- Leena Michel, Institut für noetische Wissenschaften, Petaluma, Kalifornien, USA
- Prof. Dr. Arnaud Delorme, Swartz Center for Computational Neuroscience, Institut für Neuroinformatik, Universität von Kalifornien, San Diego, USA
- Karla Galdamez, Institut für noetische Wissenschaften, Petaluma, Kalifornien, USA
- Paul Wendland, 4558 La Brea St., Oxnard, Kalifornien, USA
- Robert Rickenbach, Micronor Inc., 750 Mitchell Rd., Newbury Park, Kalifornien, USA

Zusammenfassung:

Unter der Verwendung eines optischen Systems wurde getestet, welche mögliche Rolle Bewusstsein beim Kollaps der Wellenfunktion spielt. In 250 Testdurchläufen nahmen 137 Menschen an sechs unterschiedlichen Experimenten teil, in denen sie entweder ihre Aufmerksamkeit auf oder vom Doppelspaltexperiment weg lenken mussten. Diese 40 Aufmerksamkeit-auf-Aufmerksamkeit-weg-Phasen dauerten zwischen 15-30 Sekunden. Es wurde die Intensität der spektralen Energiedichte des Doppelspalts bestimmt. Hierbei wurde festgestellt, dass diese sich während der Phase, in der die Teilnehmer ihre Aufmerksamkeit auf das Experiment lenken, im Vergleich zur spektralen Energie eines Einzelspalts (Effektstärke z=-4.36, p=0.000006) verringerte. In 250 Kontrolldurchgängen wurde das gleiche Experiment unter Abwesenheit von Beobachtern durchgeführt, um potentielle Störungen zu identifizieren. Es wurden keine Störungen festgestellt (Effektstärke z=0.43, p=0.67).

Faktoren, die mit Bewusstsein einhergehen, wie z. B. Meditationserfahrung, elektrokortikale Marker für fokussierte Aufmerksamkeit und psychologische Faktoren wie Aufgeschlossenheit und Integration, korrelierten wie vorhergesehen erheblich mit Störungen im Doppelspalt-Interferenzmuster. Die Ergebnisse scheinen mit einer bewusstseinsbezogenen Interpretation des Problems der Quantenmessung übereinzustimmen.

Hintergrundinformationen:

Bereits zuvor wurden an der York University und der Princeton University ähnliche Experimente durchgeführt, um die Hypothese, dass Bewusstsein die Wellenfunktion zum Kollabieren bringt, zu untersuchen. Ziel hierbei war es, dass ausschließlich mittels der mentalen Fokussierung eines Menschen kein wellen-ähnliches Interferenzmuster sondern ein ein teilchen-ähnliches Interferenzmuster in einem Doppelspaltexperiment entsteht. Das Forschungsteam der York University berichtete von einem nicht-signifikanten Ergebnis, während das Team der Princeton University zu einem bescheidenen Ergebnis (p=0.05) kam. In einem dritten Experiment wurde ein Michelson Interferometer statt eines Doppelspalt-Aufbaus verwendet. Dieses Experiment wies hinsichtlich der Prognose ein signifikantes Ergebnis auf (p=0.002). Bei diesem Experiment befand sich unter den Teilnehmern eine Gruppe erfahrener Meditatoren, die ein außerordentliches Ergebnis erzielten (p=0.0000094), wohingegen die teilnehmenden “Nicht-Meditatoren” ein Ergebnis erzielten, das im Bereich reinen Zufalls lag (p=0.61).

Einige Auszüge aus dem Fazit der Studie:

Da dies für die Interpretation der Quantenmechanik von zentraler Bedeutung ist, umfasst die Physikliteratur zahlreiche philosophische und theoretische Diskussionen hinsichtlich des Problems der Quantenmessung sowie Mutmaßungen über die Rolle von Bewusstsein. Man würde erwarten, dass es entsprechende einschlägige experimentelle Literatur gibt, die sich mit diesen Ideen befasst. Dies ist jedoch nicht der Fall, was angesichts der Tatsache, dass die Vorstellung, es könne eine Verbindung zwischen dem Bewusstsein und der Gestaltung der physikalischen Wirklichkeit geben, vielmehr mit mittelalterlicher Magie oder sogenannten New Age-Ideen als mit nüchterner Wissenschaft assoziiert wird, nicht verwunderlich ist. Um der wissenschaftlichen Karriere willen sollte man es vermeiden, sich mit solch dubiosen Themen und daran anschließenden, selten zu findenden Experimenten, die diesen Ideen in der Physikliteratur untersuchen, zu befassen. In der Tat ist dieses Tabu so stark ausgeprägt, dass es bis vor kurzem noch für alle Untersuchungen der Grundlagen der Quantentheorie galt. Solche Studien galten über 50 Jahre als für seriöse Forscher ungeeignet.

Dies bedeutet jedoch nicht, dass es keine wissenschaftliche Literatur gibt, die sich mit diesem Thema befasst. Es gibt jahrhundertealte empirische Literatur im umstrittenen Bereich der Parapsychologie, die sich mit der Verbindung zwischen Verstand und Materie beschäftigt. Hier gibt es über 1 000 von Experten begutachtete Studien über

    (a) Experimente, die die Wirkung der Intention auf das statistische Verhalten von Zufallsereignissen, die durch Quantenfluktuation entstehen, untersuchen
    (b) Studien, die sich mit makroskopischen Zufallssystemen wie geworfene Würfel und Humanphysiologie als Ziele der vorsätzlichen Beeinflussung befassen
    (c) Experimente, die sich mit sequentiellen Beobachtungen befassen, um zu sehen, ob ein zweiter Beobachter erkennen kann, ob ein Quantenereignis von einem ersten Beobachter beobachtet wurde oder ob zeitlich verzögerte Beobachtungen eine ähnliche Wirkung erzielen würden und
    (d) Experimente, die die bewusste Beeinflussung von unbelebten System, von Molekülbindungen in Wasser bis hin zum Verhalten von Photonen in Interferometern, untersuchen.

Eine Vielzahl dieser Literatur ist in Fachzeitschriften zu finden. Angesichts der kontroversen Natur dieses Themas ist jedoch darauf hinzuweisen, dass einige Literatur auch in bekannteren Ausgaben wie dem British Journal of Psychology, den wissenschaftlichen Zeitschriften Science, Nature sowie Proceedings of the IEEE, usw. veröffentlicht wurde. Zudem lassen die Experimente vermuten, dass Verstand-Materie-Interaktionen in einer Vielzahl von physikalischen Zielsystemen auftreten. Die beobachtete Wirkung neigt dazu, im absoluten Stellenwert gering zu sein und lässt sich bei Bedarf nicht einfach wiederholen. Eine hohe Abweichung und damit einhergehende Probleme, die bei der Wiederholung auftreten, sind jedoch zu erwarten, da all diese Studien sich zwangsläufig mit fokussierter Aufmerksamkeit und Intention befassen.

Wie bei jeder Form der menschlichen Leistungsfähigkeit ist auch die Fähigkeit, seine Aufmerksamkeit zu fokussieren, nicht nur von Person zu Person unterschiedlich, sondern variiert auch bei jedem Individuum von Tag zu Tag und innerhalb einer Tagesspanne. Die Variablen, die die Fähigkeit, mentale Aufgaben auszuführen, beeinflussen, gehen über einfache Faktoren wie die Erregung des Nervensystems oder Ablenkung hinaus. Es geht darum, wann jemand zuletzt gegessen hat und welche Nahrung zu sich genommen wurde. Des Weiteren geht es um die Interaktionen zwischen persönlichen Überzeugungen und der Natur der Aufgabe, den Zustand des geomagnetischen Feldes, usw.

Solche Faktoren bewirken, dass sich bei einer postulierten Verstand-Materie-Interaktion die Seite des Verstandes weit schwieriger kontrollieren lässt als die Seite der Materie. Dies hat zur Folge, dass, wenn jemand bereit ist, die These, dass einige Eigenschaften von Quantenobjekten nicht vollständig unabhängig vom menschlichen Bewusstsein sind, Ernst zu nehmen, eine solche Studie weder als ein herkömmliches physisches Experiment noch als ein herkömmliches psychologisches Experiment durchgeführt werden kann. Physische Experimente mangelt es an Subjektivität während psychologische Experimente dazu neigen, die Objektivität zu ignorieren.

In einem Versuch, beiden Seiten der vorgeschlagenen Beziehung Rechnung zu tragen, haben wir ein physikalisches System mit möglichst stabilen Interferenzstreifen entworfen sowie eine Testeinstellung entwickelt. Zudem haben wir dazu ermutigt, offener gegenüber der Idee einer erweiterten Form des Bewusstseins zu sein, Teilnehmer ausgewählt, die darin geübt sind, ihre Aufmerksamkeit zu fokussieren, und viel Zeit darauf verwendet, mit den Teilnehmern über die Natur der Aufgabe zu sprechen. Die ausgezeichneten Ergebnisse mit den Meditatoren lassen vermuten, dass trotz einer unvermeidlichen Leistungsabweichung die Möglichkeit besteht, in zukünftigen Studien festzustellen, welche Aspekte der Aufmerksamkeit und Intention eine entscheidende Rolle bei der Entstehung der hypothetischen Wirkung spielen.

Es ist darauf hinzuweisen, dass einige Meditationstechniken wie z. B. das Wiederholen eines Mantras, darauf ausgerichtet sind, fokussierte oder konzentrierte Aufmerksamkeit zu erlernen, während andere Techniken wiederum, wie z.B. die Achtsamkeitsmeditation, die Tendenz haben, die Aufmerksamkeitskapazitäten zu erweitern. In keiner der vorgelegten Studien wurde der Versuch unternommen, die Unterschiede zwischen Meditationstechniken zu beurteilen oder in unabhängiger Weise die Fähigkeit der Teilnehmer, fokussierte Aufmerksamkeit aufrecht zu erhalten, zu ermitteln. Dennoch ist es nicht unrealistisch zu erwarten, dass durch zukünftige Studien herausgefunden werden kann, dass unterschiedliche Meditationstechniken zu unterschiedlichen Ergebnissen führen. Zudem wäre die Messung der Fähigkeit der Teilnehmer, fokussierte Aufmerksamkeit aufrechtzuerhalten, das Untersuchen anderer Gehirn- oder Verhaltenskorrelate hinsichtlich der Leistung, die Verwendung von Einzelphotonen-Ermittern und die Entwicklung eines präzisieren Analyseverfahren ein nützlicher Ansatz.

Zusammengefasst scheinen die Ergebnisse bisheriger Experimente mit der bewusstsseinsbezogenen Interpretation der Probleme der Quantenmessung übereinzustimmen. Angesichts der ontologischen und epistemologischen Herausforderungen, die eine solche Interpretation mit sich bringt, werden weitere Forschungen erforderlich sein, um die Forschungsergebnisse zu bestätigten, systematisch zu replizieren und auszubauen.


3.2 Psychophysische Beeinflussung eines Doppelspalt-Experiments (Physics Essays 29, Ausgabe 1 im März 2016) 



Download:


Autoren: 

- Dr. Dean Radin, Institut für noetische Wissenschaften, Petaluma, Kalifornien, USA
- Leena Michel, Institut für noetische Wissenschaften, Petaluma, Kalifornien, USA 
- Prof. Dr. Arnaud Delorme, Swartz Center for Computational Neuroscience, Institut für Neuroinformatik, Universität von Kalifornien, San Diego, USA

Zusammenfassung:

In den Jahren 2013 und 2014 wurde im Labor des Institute of Noetic Sciences in Petaluma, Kalifornien ein Onlineexperiment durchgeführt, an dem sich 1479 Personen aus 77 Ländern über das Internet beteiligt haben. Bei dem Experiment handelte es sich um eine Variation des Doppelspalt-Experiments.
Exkurs: In der klassischen Version des Experiments kann sich ein Teilchen auf zwei Wegen durch einen experimentellen Aufbau bewegen. Solange man nicht durch eine zusätzliche Messung bestimmt, welchen dieser beiden Wege das Teilchen tatsächlich genommen hat, zeigt das Teilchen Welleneigenschaften (es scheint beide Wege gleichzeitig beschritten zu haben und am Ende - wo beide Pfade wieder aufeinandertreffen - kommt es zu einer Wechselwirkung beider Teilkomponenten, die sich in einem gemessenen Interferenzmuster widerspiegeln). Falls hingegen durch einen Sensor bestimmt wird, auf welchem Pfad sich das Teilchen befunden hat, dann findet diese Wechselwirkung nicht statt und man misst kein Interferenzmuster sondern nur einen Lichtpunkt.
Im hier durchgeführten Experiment wurde der Sensor, der im klassischen Experiment das Ergebnis (Interferenzmuster oder Lichtpunkt) bestimmt, durch einen "mentalen Beobachter" ersetzt: Die Versuchspersonen, die jeweils bei sich zu Hause am Computer saßen, sollten sich einfach vorstellen, dass sie vor ihrem geistigen Auge sehen können, welchen Weg das Teilchen im Labor in Kalifornien genommen hat (Fall 1) oder sie sollten ihre Aufmerksamkeit vom Experiment weglenken und an etwas völlig anderes denken (Fall 2). 
Zwischen diesen beiden Bedingungen (Aufmerksamkeit aufs Experiment lenken / Aufmerksamkeit vom Experiment weglenken) wurde alle 30 bis 35 Sekunden gewechselt. Insgesamt bestand das Experiment aus 20 solchen sich abwechselnden Abschnitten, wodurch es 10 Messzeitpunkte mit "Aufmerksamkeit aufs Experiment lenken" und 10 Messzeitpunkte mit "Aufmerksamkeit vom Experiment weglenken" gab. Während des gesamten Experiments erhielten die Versuchspersonen ein Live-Feedback von der Messung des Doppeltspaltexperiments im Labor auf ihrem Bildschirm dargestellt.

Ergebnisse: 

Neben etwa 3000 Durchläufen mit Menschen als "bewusstem Beobachter" gab es auch etwa 5700 automatisierte Durchläufe, wo kein Mensch sondern nur ein Computer mit dem Experiment verbunden wurde und deshalb keine "bewusste Beobachung" stattfand. Die Versuchspersonen waren etwa gleich viele Frauen wie Männer und der Abstand zum Labor betrug zwischen 4km und 18000km, wobei die Mehrheit der Teilnehmer (68%) aus Nordamerika stammten.
Für 17 der 20 Messzeitpunkte zeigte sich eine signifikante Auswirkung durch "mentale Beobachtung" des Experiments im Vergleich zur Kontrollgruppe (Automatisierte Computerdurchläufe).
Über alle 20 Messzeitpunkte betrug die Standardabweichung:

     + 5,72 für Menschen als Versuchspersonen
     - 0.17 für Computer als Kontrollgruppe

Ein Unterschied in dieser Höhe bei einem solchen Experiment ist ziemlich beeindruckend. Außerdem interessant: Der Abstand der Versuchsperson zum Experiment hatte keine Auswirkung auf die Effektstärke.
Zwischen dem Zeitpunkt, wo die Anweisung von "Aufmerksamkeit auf Experiment lenken" zu "Aufmerksamkeit vom Experiment weglenken" - und umgekehrt - gewechselt wurde und dem Zeitpunkt, wo in den Messdaten ein Umschwenken des Trends erkennbar war, lagen im Durchschnitt 9 Sekunden. Diese 9 Sekunden werden zum Teil durch Verzögerungen bei der Internetübertragung und der technischen Realisierung begründet. Ein weiterer wesentlicher Faktor spielt aber auch, dass die mentale Umfokussierung kognitiver Prozesse mindestens 3 Sekunden benötigt. Die Verzögerung von 9 Sekunden wurde nur bei Menschen als Versuchspersonen beobachtet und nicht bei den Computerdurchläufen.

VIDEO: Vortrag von Dr. Dean Radin zu seinen Studien zum Doppelspaltexperiment

28:36 Minuten, deutsche Übersetzung

00:45 Drei Blinkwinkel: Mysterium der Physik, Interpretation und Experimente
01:40 Das Messproblem in der Quantenmechanik, Beobachtereffekt
05:30 Experimente - Kollaps der Wellenfunktion durch Beobachtereffekt
10:25 Experimente - Mentale Beeinflussung eines Doppelspaltsystems
13:00 Experimente - Zeitverzögerung des Verstands, Vergleich von Modell und Messung
15:25 Experimente - Internetexperiment mit 5000 Personen -> Abstand macht keinen Unterschied
20:05 Experimente - Einzel-Photonen-Experimente mit gleichzeitiger EEG-Messung
24:05 Experimente - Burning Man 2013 - Versuch mit 6 Zufallszahlengeneratoren
25:05 Experimente - Burning Man 2014 - Versuch mit 10 Quantenrauschgeneratoren
26:50 Fazit, Danksagung und Dean's Literaturtipps



4) Interviews mit Anton Zeilinger und Hans-Peter Dürr

Prof. Dr. Anton Zeilinger erhielt seinen Doktortitel in Physik von der Universität Wien im Jahr 1971 und arbeitete seit 1979 als Physikprofessor in Wien. Außerdem hat er mehrere Jahre als Professor sowohl am M.I.T., an der Technischen Universität München und an der Universität Innsbruck unterrichtet. Seit 1999 ist er Universitätsprofessor für Experimentalphysik an der Universität Wien. Im Jahr 2022 erhielt der den Nobelpreis für Physik für seine Forschungen zur Quantenphysik. Das folgende, englischsprachige Interview ist ein wirklich interessantes 25-minütiges Interview mit ihm zu verschiedenen Themen aus dem Bereich der Quantenphysik. Nachstehend ist außerdem ein deutschsprachiges Video verlinkt (besonders interessant ab Minute 29:20).

Prof. Dr. Hans-Peter Dürr wurde 1929 in Stuttgart geboren. Er wurde mit 15 Jahren einberufen und musste in den letzten Monaten des Krieges erhebliches Leid und auch den Tod von Freunden erleben. Dieses Erlebnis prägte ihn zutiefst und er wollte sein Leben dazu einsetzen, dass es nie mehr zu einem großen Krieg kommt. Als Wissenschaftler promovierte er 1956 unter Edward Teller und musste zu seinem Erschrecken feststellen, dass sein Doktorvater der Erfinder der Wasserstoffbombe war. Dürr arbeitete von 1958 bis 1976 als Mitarbeiter von Werner Heisenberg. 1978 wurde er geschäftsführender Direktor des Max-Planck-Instituts für Physik und Astrophysik des Werner-Heisenberg-Instituts für Physik in München das er bis 1992 leitete. 

VIDEO: From Einstein To Quantum Information - An Interview With Anton Zeilinger

25:25 Minuten, englisch

00:30 Was bedeutet der Begriff Quantenverschränkung genau?
01:40 Bertelmann's Socken - Klassische Korrelation und Quantenverschränkung
03:40 Welchen praktischen Nutzen bietet uns die Quantenverschränkung?
06:10 Was bedeutet Quantenteleportation? Heisenberg's Unschärferelation
08:00 Unverzögerte Informationsübertragung und Relativitätstheorie
09:45 Wo liegt die Größenbeschränkung für die teleportierten Objekte?
11:00 Wieso kennen die Mechanismen der Quantenphysik die Relativitätstheorie?
11:50 Realitätswahrnehmung - Objektive Realität gegenüber Quanten-Lokalität
14:20 Begrenzungen des Doppelspaltexperiments bezüglich großer Moleküle
18:35 Was ist ein Qubit? Neue Wege mit Quanteninformation zu experimentieren
20:35 Wird Quantenberechung die Binär-Rechung bei Computern ablösen?
21:35 Persönliche Fragen zu Prof. Zeilinger's Leben als Physiker
24:15 Wieso sollten sich junge Menschen für ein Physikstudium entscheiden?
25:25 Ende des Interviews

VIDEO: Anton Zeilinger - Interview im SRF

51:48 Minuten, deutsch

"Die Trennung von Wirklichkeit und Information ist nicht haltbar" - das behauptet der Nobelpreisträger für Physik, Prof. Anton Zeilinger aus Österreich. Er argumentiert, warum das "realistische" (materialistische) Weltbild, wonach wir in einer objektiven, physischen Welt leben, die wir als Beobachter untersuchen können, so nicht stimmen kann. Vielmehr plädiert er für die Idee, der Information selbst (und nicht allein der scheinbar davon unabhängig existierenden Materie, über die wir Informationen sammeln), eine fundamentale Wirklichkeit zuzusprechen.

VIDEO: Im Gespräch mit Hans-Peter Dürr

46:30 Minuten, deutsche Übersetzung

Dürr wurde 1987 für seine Friedensarbeit mit dem alternativen Nobelpreis ausgezeichnet und er erhielt 2004 das Große Bundesverdienstkreuz. 2007 beschloss der Münchner Stadtrat, Hans-Peter Dürr - in Anerkennung seiner hohen Verdienste um die Stadt München - das Ehrenbürgerrecht zu verleihen.

In diesem Interview spricht Hans-Peter Dürr über seinen Lebensweg und seine paradoxe Erkenntnis nach 50 Jahren als Wissenschaftler, dass es Materie in der allgemein bekannten Weise gar nicht gibt. Wir erleben mehr als wir begreifen und sind nicht nur ein Teil der Wirklichkeit sondern ein Beteiligter, der mitwirkt. Alle Versuche, die Wirklichkeit wissenschaftlich objektiv zu beschreiben, sind stets unzulänglich, weil wir als Beobachter immer Teil der Wirklichkeit bleiben und somit nie einen wirklich objektiven Standpunkt einnehmen können.

Hans-Peter Dürr ist am 18.5.2014 in München verstorben.



5) Weiterführende Informationen und Buchtipps