„Das Universum besteht aus Geschichten, nicht aus Atomen“, sagte die Dichterin Muriel Rukeyser. „Wir sind aus Sternenmaterial gemacht“, konterte Carl Sagan. Aber einige der faszinierendsten und wichtigsten Geschichten sind diejenigen, die Atome und „Sternenkram“ erklären. Dies ist der Fall bei Das Quantenuniversum: Everything That Can Happen Does Happen* von Rockstar-Physiker Brian Cox und Jeff Forshaw, Professor an der University of Manchester – eine bemerkenswerte und fesselnde Reise in das fundamentale Gewebe der Natur, bei der erforscht wird, wie die Quantentheorie einen Rahmen bietet, um alles zu erklären, von Siliziumchips über Sterne bis hin zum menschlichen Verhalten.
Die Quantentheorie ist vielleicht das beste Beispiel dafür, wie das unendlich Esoterische zum zutiefst Nützlichen wird. Esoterisch, weil sie eine Welt beschreibt, in der ein Teilchen wirklich an mehreren Orten gleichzeitig sein kann und sich von einem Ort zum anderen bewegt, indem es das gesamte Universum gleichzeitig erkundet. Nützlich, weil das Verständnis des Verhaltens der kleinsten Bausteine des Universums unser Verständnis von allem anderen untermauert. Diese Behauptung grenzt an Hybris, denn die Welt ist voll von vielfältigen und komplexen Phänomenen. Trotz dieser Komplexität haben wir entdeckt, dass alles aus einer Handvoll winziger Teilchen aufgebaut ist, die sich nach den Regeln der Quantentheorie bewegen. Die Regeln sind so einfach, dass sie sich auf der Rückseite eines Briefumschlags zusammenfassen lassen. Und die Tatsache, dass wir nicht eine ganze Bibliothek von Büchern brauchen, um das Wesen der Dinge zu erklären, ist eines der größten Geheimnisse überhaupt.“
Die Geschichte verwebt ein Jahrhundert wissenschaftlicher Rückblicke und theoretischer Entwicklungen, von Einstein über Feynman bis hin zu Max Planck, der im Jahr 1900 den Begriff „Quantum“ prägte, um die „Schwarzkörperstrahlung“ heißer Objekte durch Licht zu beschreiben, das er in kleinen Energiepaketen, die er „Quanten“ nannte, aussandte, um zu einer modernen Perspektive auf die Quantentheorie und ihre Hauptrolle bei der Vorhersage beobachtbarer Phänomene zu gelangen.
Das Bild des Universums, das wir bewohnen, wie es die moderne Physik offenbart, ist von grundlegender Einfachheit; elegante Phänomene tanzen aus dem Blickfeld, und die Vielfalt der makroskopischen Welt wird sichtbar. Dies ist vielleicht die krönende Errungenschaft der modernen Wissenschaft: die Reduzierung der ungeheuren Komplexität der Welt, den Menschen eingeschlossen, auf eine Beschreibung des Verhaltens von nur einer Handvoll winziger subatomarer Teilchen und der vier Kräfte, die zwischen ihnen wirken.“
Um zu zeigen, dass die Quantentheorie eng mit dem Gefüge unseres Alltags verwoben ist und nicht nur ein seltsamer und esoterischer Randbereich der Wissenschaft ist, bietet Cox ein Beispiel, das im Vertrauten wurzelt. (Ein Beispiel, das in diesem speziellen Fall auf der falschen Annahme beruht – ich hielt ein iPad – in einer Art ironischem Meta-Augenzwinkern von Heisenbergs Unschärferelation.)
Betrachten Sie die Welt um Sie herum. Du hältst ein Buch in der Hand, das aus Papier besteht, dem zerkleinerten Zellstoff eines Baumes. Bäume sind Maschinen, die in der Lage sind, einen Vorrat an Atomen und Molekülen zu nehmen, sie zu zerlegen und in kooperierenden Kolonien aus vielen Billionen Einzelteilen neu anzuordnen. Sie tun dies mit Hilfe eines Moleküls namens Chlorophyll, das aus über hundert Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffatomen besteht, die mit einigen Magnesium- und Stickstoffatomen zu einer komplizierten Form verdreht sind. Diese Ansammlung von Teilchen ist in der Lage, das Licht einzufangen, das die 93 Millionen Meilen von unserem Stern, einem Kernbrenner mit dem Volumen einer Million Erden, zurückgelegt hat, und diese Energie in das Herz der Zellen zu übertragen, wo sie dazu verwendet wird, Moleküle aus Kohlendioxid und Wasser aufzubauen und dabei lebenswichtigen Sauerstoff abzugeben. Es sind diese Molekülketten, die den Überbau der Bäume und aller Lebewesen bilden, das Papier in Ihrem Buch. Sie können das Buch lesen und die Worte verstehen, weil Sie Augen haben, die das von den Seiten gestreute Licht in elektrische Impulse umwandeln können, die von Ihrem Gehirn interpretiert werden, der komplexesten Struktur, die wir im Universum kennen. Wir haben entdeckt, dass all diese Dinge nichts anderes sind als Ansammlungen von Atomen, und dass die große Vielfalt der Atome aus nur drei Teilchen aufgebaut ist: Elektronen, Protonen und Neutronen. Wir haben auch herausgefunden, dass die Protonen und Neutronen selbst aus kleineren Einheiten, den Quarks, bestehen, und dass dies der Punkt ist, an dem die Dinge aufhören, soweit wir heute sagen können. Die Grundlage für all dies ist die Quantentheorie.“
Im Kern von Das Quantenuniversum stehen jedoch eine Handvoll großer Wahrheiten, die über den Bereich der Wissenschaft als akademische Disziplin hinausgehen und in die weitesten Weiten der menschlichen Existenz hineinstrahlen: dass in der Wissenschaft wie in der Kunst alles auf dem aufbaut, was vorher war; dass alles mit allem anderen verbunden ist; und, was vielleicht am wichtigsten ist, dass trotz unseres größten Drangs nach Kontrolle und Gewissheit ein großer Teil des Universums – zu dem das menschliche Herz und der menschliche Verstand gehören – von Zufall und Ungewissheit beherrscht wird. Cox drückt es so aus:
Ein Hauptmerkmal der Quantentheorie ist, dass sie sich eher mit Wahrscheinlichkeiten als mit Gewissheiten befasst, nicht weil es uns an absolutem Wissen mangelt, sondern weil einige Aspekte der Natur in ihrem Innersten von den Gesetzen des Zufalls beherrscht werden.“
* Wenn Sie sich fragen, warum der wunderschöne Buchumschlag, den Sie oben sehen und der von dem berühmten Grafikdesigner Peter Saville für die britische Ausgabe des Buches entworfen wurde, nicht mit dem übereinstimmt, was Sie auf Amazon und in den amerikanischen Buchläden sehen, dann liegt das daran, dass das amerikanische Cover wieder einmal vereinfacht, verwässert und mit der obligatorischen Katze versehen wurde. Ja, die amerikanischen Verleger müssen tatsächlich denken, dass die Amerikaner dumm sind.