Leben in der Quantenwelt

Die Gesetze der Quantenmechanik beherrschen nicht nur den Mikrokosmos, sondern liegen in größerem Maßstab auch der Natur zu Grunde. Vielleicht machen sich sogar Pflanzen bei der Fotosynthese oder Zugvögel bei der Orientierung typische Quanteneffekte zu Nutze. 

Quelle: Spektrum der Wissenschaft

Dem Artikel zufolge orientieren sich Rotkehlchen vermutlich durch quantenmechanische Effekte im Auge an den Magnetlinien der der Erde. Nach Berechnungen des Autors Vlatko Vedral, Physik-Professor in Oxford, bleiben die Quanteneffekte in den Augen von Rotkehlchen rund 100 Mikrosekunden bestehen. Der Rekord für künstlich verschränkte Elektrospins liegt bei rund 50 Mikrosekunden.

Zu verstehen, wie natürliche Systeme Quanteneffekte so lange aufrechterhalten, könnte bei der Konstruktion von Quantencomputern helfen. Es gilt dort die Dekoheränz – also das Wechseln in klassisches Verhalten durch Wechselwirkung (“Kollaps der Wellenfunktion”) – zu verhindern.

Neben den Rotkehlchen werden noch viele Experimente genannt, in denen es gelang, bei größeren Mengen von Atomen, die sich unter normalen Umständen klassische verhalten, quantenmechanische Verschränkungs-Effekte zu beobachten (siehe auch die Linksammlung bei Scientific Amercian; der jüngste Rekord stammt aus diesem Jahr).

Vedral schließt aus der Tatsache, dass sich immer mehr verschränkte Systeme (also Systeme mit quantenmechanischen Eigenschaften) auch in der “Makrowelt” beobachten lassen, dass eine große vereinheitlichte Theorie (GUT) viel näher an der Quantenmechanik als an der Allgemeinen Relativitätstheorie sein müsste – und damit weit weg von unserer Alltagserfahrung. So spielten Zeit und Raum in der Quantenmechanik beispielsweise keine besondere Rolle.

Vedral glaubt nicht an eine feste Trennlinie zwischen quantenmechanischer und klassischer Welt (Mikrokosmos/Makrokosmos). Er schreibt deshalb:

“Wir müssen Raum und Zeit als etwas erklären, das irgendwie aus raum- und zeitloser Physik hervorgeht. […] Stephen Hawking von der University of Cambridge und viele andere Physiker glauben, dass die Relativitätstheorie einer fundamentaleren Theorie weichen muss, in der es weder Raum noch Zeit gibt. Die klassische Raumzeit geht demnach durch den Vorgang der Dekoheränz aus quantenmechanischen Verschränkungen hervor.” 

Ein weiterer Ansatz: Die Gravitation ist gar keine eigenständige Kraft, sondern entsteht durch Quantenfluktuationen der übrigen Naturkräfte.

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