Steht die Zukunft schon fest?
In unserer Alltagswelt scheint es jede Menge Zufälle zu geben: Wie zum Beispiel der 6er im Lotto. Die Wahrscheinlichkeit für das zufällige Raten der korrekten Zahlen liegt bei 1 zu 100 Millionen - trotz dieser extrem geringen Wahrscheinlichkeit kommt es immer wieder mal vor, dass jemand im Lotto gewinnt.
Doch das Ziehen der richtigen Lotto-Zahlen ist ein rein subjektiver Zufall, der nur auf dem Mangel von Informationen beruht. Eine Person die die Positionen der Kugeln und die Drehgeschwindigkeit der Lotto-Trommel genau kennt, kann mithilfe der Gesetze der Mechanik schon im Voraus berechnen, welche Zahlen gezogen werden. Für sie ist es also kein Zufall ob genau deine 6 Zahlen gewinnen oder nicht!
Ist das ein allgemeingültiges Prinzip? Lässt sich vielleicht jeder Vorgang in der Welt schon im Voraus berechnen und vorhersagen? Oder gibt es doch den echten Zufall – also das absolut unvorhersehbare Eintreten von Ereignissen?
Die Idee, dass die Zukunft der gesamten Welt vom jetzigen Zustand der Welt eindeutig vorherbestimmt wird, nennt man Determinismus. Laut den Vertretern des Determinismus folgt unsere Welt einem eindeutigen Prinzip von Ursache und Wirkung. Jedes Ereignis in der Welt, inklusive unserer menschlichen Gedanken und Gefühle ist demnach eine unvermeidbare Konsequenz der Vergangenheit und war schon vor Millionen von Jahren eindeutig vorherbestimmt.
Der Ursprung dieses deterministischen Weltbilds liegt in der Newtonschen Mechanik. Kennt man den momentanen Ort und die momentane Geschwindigkeit einer Masse sowie die auf die Masse einwirkenden Kräfte, kann man die Newtonschen Gesetze verwenden, um die Bahn der Masse beliebig weit in die Zukunft vorauszuberechnen. Überraschungen gibt es keine. Jeder zukünftige Zeitpunkt ist eine zwangsläufige Konsequenz des Vorausgegangenen.
Aus dieser Tatsache formulierte der Physiker und Mathematiker Pierre-Simon Laplace das Gedankenexperiment des Laplaceschen Dämons. Dieser Dämon ist ein Wesen, das im Universum alle Naturgesetze sowie die Geschwindigkeiten und Positionen aller Teilchen kennt. Damit kann es die gesamte Zukunft des Universums vorhersehen. Für diesen Dämon wäre die Welt wie ein einziges riesiges Uhrwerk, das wenn es einmal in Gang gesetzt wurde, in eine unabänderliche Zukunft fortläuft.
Diese deterministische Weltanschauung, war das Weltbild fast aller Naturwissenschaftler bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts – bis zum Beginn der Quantenphysik. Nach der Kopenhagener Deutung der Quantenphysik gibt es nämlich den objektiven Zufall. Der Grund ist der sogenannte Kollaps der Wellenfunktion. Solange wir ein quantenmechanisches Objekt wie ein Elektron nicht beobachten, verhält es ich wie eine Welle, die immer über einen gewissen Raumbereich ausgedehnt ist. Diese Welle folgt deterministischen Gesetzen. Die Schrödinger-Gleichung verrät uns analog zu den Newtonschen Gesetzen, wie wir die Zukunft dieser quantenmechanischen Welle vorhersehen können.
Doch sobald man versucht den Ort des Elektrons zu messen verhält es sich vollkommen anders - es gehorcht nicht mehr den deterministischen Gesetzen der Schrödinger-Gleichung. Denn zum Zeitpunkt der Messung kollabiert die Welle und das Elektron verhält sich jetzt wie ein Teilchen, das nur an einem Punkt existiert. An welchem Punkt im Raum das Teilchen genau auftaucht, ist vollkommen zufällig und nicht vorhersehbar.
Nach der Kopenhagener Deutung gibt es nämlich keinen Mechanismus der bestimmt an welchem Ort das Elektron auftaucht. Die Kette von Ursache und Wirkung ist demnach zum Zeitpunkt der Messung durchbrochen. Unsere Welt ist nach der Kopenhagener Deutung also nicht deterministisch und rein zufällig. Namhafte Physiker und Mitentwickler der Quantenphysik wie Albert Einstein und Louis De Broglie waren jedoch überzeugte Deterministen und glaubten nicht an den objektiven Zufall der Kopenhagener Deutung. Dies brachte Einstein durch seinen berühmten Satz “Gott würfelt nicht” in Diskussionen über die Quantenmechanik zum Ausdruck. Einstein und De Broglie glaubten, dass es doch einen physikalischen Mechanismus geben muss, der entscheidet, wo genau ein Teilchen gemessen wird. Sie betrachteten die Kopenhagener Deutung als unvollständig und vermuteten, dass es Gesetze und Parameter geben muss, die wir nur noch nicht entdeckt haben und mithilfe derer die Zukunft wieder exakt vorhersehbar wird. Louis De Broglie gelang es sogar eine solche deterministische Theorie der Quanten zu entwickeln. Nach dieser sogenannten “De-Broglie-Bohm-Theorie" verhält sich ein Quantenobjekt immer wie ein Teilchen und hat somit zu jedem Zeitpunkt einen eindeutigen Ort im Raum. Er hat also gezeigt, dass die Kette zwischen Ursache und Wirkung selbst in der Welt der Quanten nicht notwendigerweise durchbrochen ist.
Doch selbst hochpräzise Experimente können nicht entscheiden, ob entweder die zufällige Kopenhagener Deutung oder die deterministische De-Broglie-Bohm-Theorie korrekt ist. Es lässt sich also bis heute nicht endgültig klären, welche der beiden Theorien unsere Realität wahrheitsgetreu beschreibt!
Ob unsere Welt vorherbestimmt ist und somit die Geschichte bis in alle Zeiten bereits beim Urknall feststand - oder ob wir doch in einem völlig zufälligen Universum leben in dem quasi alles offen, möglich und unvorhersehbar ist, bleibt bis heute eine der großen offenen Fragen der Physik und Philosophie.