Die Gleichungen der Quantenmechanik gaben den Wissenschaftlern Antworten. Aber wie waren sie zu verstehen? Eine Interpretation, an deren Entwicklung der dänische Physiker Niels Bohr maßgeblich beteiligt war, vereinigt Schrödingers Wellengleichung mit Heisenbergs Unbestimmtheitsrelation. Der Kern dieser „Kopenhagener Deutung“ besteht in der Auffassung, dass Experimente in der Quantenwelt nicht isoliert statt-finden können: Stets übt der Beobachter einen entscheidenden Einfluss auf den Ausgang der Messung aus. War damit die Objektivität der Naturwissenschaft selbst in Frage gestellt?
Die Gleichungen der Quantenmechanik gaben den Wissenschaftlern Antworten. Aber wie waren sie zu verstehen? Eine Interpretation, an deren Entwicklung der dänische Physiker Niels Bohr maßgeblich beteiligt war, vereinigt Schrödingers Wellengleichung mit Heisenbergs Unbestimmtheitsrelation. Der Kern dieser „Kopenhagener Deutung“ besteht in der Auffassung, dass Experimente in der Quantenwelt nicht isoliert statt-finden können: Stets übt der Beobachter einen entscheidenden Einfluss auf den Ausgang der Messung aus. War damit die Objektivität der Naturwissenschaft selbst in Frage gestellt?
Unter den verschiedenen Interpretationen der Quantenmechanik nimmt eine teils aus historischen Gründen, teils aber auch auf Grund ihrer Einfachheit, ihrer Effektivität und ihrer Eleganz eine Sonderstellung ein. Es handelt sich um die Interpretation der sogenannten „Kopenhagener Schule“, deren Struktur und deren Formulierungen hauptsächlich auf Niels Bohr zurückgehen. Die große Anerkennung, deren sich die Begriffe dieser Schule unter den westlichen Physikern erfreuen, nötigt uns, das Studium dieses explikativen Systems mit besonderer Sorgfalt zu betreiben. Um die Beschreibung so treu wie möglich zu halten, folgen wir in der Hauptsache den Arbeiten von Niels Bohr selbst22, 25, 26, 29.
Die Debatte tiber die Grundlagen der Quantentheorie, die auf eine mehr als fiinfzigjiihrige Tradition zurtickblickt, war in zwei Perioden besonders intensiv, niimlich unmittelbar nach der Begrtindung der Quantentheorie und wiederum in den letzten Jahren. An die Frtihzeit der Quantenphysik erinnerte Max Born in seiner Rede, die er anliiBlich der Verleihung des Nobelpreises im Jahre 1954 hielt. Er beschrieb die tiefgreifende Meinungsverschiedenheit, die die bertihmtesten Quantentheoretiker in 1 zwei Lager schied: Wenn ich sagte, die Physiker hiitten die damals von uns entwickelte Denkweise angenommen, so war ich nicht ganz korrekt: es gibt ein paar sehr bemerkenswerte Ausnahmen, und zwar gerade unter den Miinnern, die am meisten zum Aufbau der Quantentheorie beigetragen haben. Planck selbst gehorte zu den Skeptikern bis zu seinem Tode. Einstein, de Broglie und Schrodinger haben nicht aufgehort, das Unbefriedigende der statistischen Interpretation der Quanten- mechanik zu betonen. Dieser intellektuelle Kampf betraf einige der grundlegendsten Fragen der gesamten Naturwissenschaft: existieren die atomaren Objekte unabhangig von der menschlichen Beobachtung und, wenn dies- der Fall ist, sind sie dann dem menschlichen Verstiindnis zugiinglich? 1m groBen und ganzen kann man sagen, daB die Kopenhagener und Gottinger Schulen (Bohr, Heisenberg, Born . . . ) diese Fragen ziemlich pessimistisch beantwor- teten. Niels Bohr befiirwortete beispielsweise den Gebrauch des Wortes Phanomen nur zur Beschreibung einer Messung, die notwendigerweise eine vollstandige Be- schreibung des MeBapparates mitenthielt und damit nicht das atomare Objekt selbst, sondern seine Wechselwirkung mit dem von Menschen gewahlten Apparate betraf.
Die folgenden Ausführungen sind eine Erwiderung auf den von Erwin Schrödinger im August und November 1952 in „The British Journal for the Philosophy of Science“ veröffentlichten Artikel „Gibt es Quantensprünge? (Teil I und II)“. Eine Diskussion über dieses Thema war für die am B. Dezember 1952 stattfindende Versammlung der Philosophy of Science Group in Aussicht genommen, und ich war aufgefordert worden, die Aussprache zu eröffnen. Ich hatte diese ehrenvolle Einladung nicht ohne Bedenken angenommen, denn ich finde es peinlich, eine Meinungsverschiedenheit in einer so fundamentalen Frage mit einem meiner besten und ältesten Freunde öffentlich auszutragen. Zur Annahme bewogen mich schließlich verschiedene Gründe: Erstens bin ich der Überzeugung, daß keine Meinungsverschiedenheit in physikalischen Dingen unsere Freundschaft erschüttern könnte. Zweitens wußte ich, daß andere gute und alte Freunde von gleichem wissenschaftlichen Range wie Schrödinger meine Ansicht teilen, z. B. Niels Bohr, Heisenberg und Pauli. Der dritte und wichtigste Grund, die Diskussion der Schrödingerschen Publikation anzunehmen, war der, daß ihr unleugbarer literarischer Wert, die Weite des historischen und philosophischen Gesichtskreises und die geistreiche Darstellung einen verwirrenden Einfluß auf diejenigen Leser ausüben könnte, die, ohne selber Physiker zu sein, sich für die allgemeinen Gedankengänge der Physik interessieren.
Werner Heisenberg gelang der Durchbruch zur modernen Atomtheorie der Quantenmechanik; er entdeckte die sogenannte Unbestimmtheitsrelation, die seinen Lehrer und Freund Niels Bohr zum Komplementaritätsprinzip führte, das eine widerspruchsfreie physikalische Deutung der Quantenmechanik ermöglichte. 1929 trat Heisenberg eine Vortragsreise in die Vereinigten Staaten an. Sie führte ihn zu Vorlesungen über »Die physikalischen Prinzipien der Quantentheorie« an der Universität Chicago. Diese Vorlesungen werden in dem vorliegenden Band zusammenfassend behandelt. Der Autor wollte mit der Veröffentlichung dazu beitragen, den Kopenhagener Geist der Quantentheorie zu verbreiten.
Die Diskussionen zur Interpretation der Quantentheorie leiden gegenwärtig an (1) der zunehmenden Axiomanie in Physik und Philosophie, die Grundprobleme durch Formulierungsprobleme in einem vorgegebenen Kalkül ersetzt, und (2) am (seit 1927) abnehmenden philosophischen Interesse und Feingefühl bei Fachphysikern wie auch Fachphilosophen, das zur Ersetzung differenzierter durch grobe Positionen und dialektischer Argumente durch dogmatische geführt hat. Des näheren bestehen Hindernisse in der Ignoranz der Gegner sowie auch der Verteidiger der Kopenhagener Auffassung bezüglich älterer Argumente für diese. Das Erscheinen von Bunges Quantum Theory and Reality und insbesondere des Popperschen Beitrags dienen als Anlaß zu einer Neuformulierung der Bohrschen Position und der Widerlegung einiger recht beliebter, aber überraschend naiver und kenntnisloser Einwände gegen sie. Bohrs Position unterscheidet sich sowohl von der Heisenbergs als auch von den Vulgärformen, die in die sogenannte „Kopenhagener Deutung“ eingegangen sind, und deren Undifferenziertheit ein Segen für alle jene Kritiker war, die leichte Siege einer vernünftigen Diskussion vorziehen. Einsteins Haupteinwand wird erörtert, und seine Widerlegung von Bohr wird neu formuliert. Auch der philosophische Hintergrund sowie ältere Formen von Bohrs Auffassungen werden dargestellt. als jede vorhandene Alternative; daher muß die Grundlagendiskussion erst einmal auf sie zurückgehen. Es wird aber nicht behauptet, daß sie die einzigen sind. Hier ist der Verfasser immer noch der Ansicht, daß hundert bescheidene Blümchen besser sind als eine einzige noch so prächtige Blüte. Doch hundert bescheidene Blümchen plus eine prächtige Blüte sind noch besser. Diese Auffassungen sind detaillierter und den Tatsachen der Mikrophysik näher als jede vorhandene Alternative; daher muß die Grundlagendiskussion erst einmal auf sie zurückgehen. Es wird aber nicht behauptet, daß sie die einzigen sind. Hier ist der Verfasser immer noch der Ansicht, daß hundert bescheidene Blümchen besser sind als eine einzige noch so prächtige Blüte. Doch hundert bescheidene Blümchen plus eine prächtige Blüte sind noch besser.
Im Gegensatz zu vielen — leider muß ich sagen, den meisten — modernen Physikern waren Einstein, Laue und Planck nicht nur an der Philosophie interessiert, sondern sie anerkannten ihre fundamentale Rolle für die theoretische Physik. Und es war natürlich die Erkenntnistheorie, die einen Großteil der Probleme lieferte, welche die Naturwissenschaften betrafen. Wir diskutierten zum Beispiel den Einfluß der Relativitätstheorie auf die Deutung der Begriffe Raum und Zeit oder die Konsequenzen der Quantentheorie für Kontinuität und Kausalität, und wir diskutierten die Frage von Determinismus versus statistische Vorstellungen, Realität und viele andere mehr.