Engel: Also willkommen zu dieser Sternstunde.
Schön, dass ihr alle so zahlreich hier seid.
Das Universum: so groß, so weit und
so unendlich schräg.
Und wie schräg das ist, das erzählt uns gleich Steini.
Steini ist schon beim CCC seit geschätzt
so ungefähr für immer;
hat mal irgendwann Mathematik und Physik studiert,
ist aber eigentlich gar kein richtiger Mathematiker und Physiker,
kann aber richtig gut über's Universum reden.
Also, wir freuen uns ganz doll, Steini heute zu begrüßen.
Steini: lacht
Macht es euch gemütlich, lehnt euch zurück,
spitzt die Ohren und einen herzlichen Applaus für Steini!
*Applaus*
Ja, wow, vielen Dank! Sind das viele Leute!
Ich bin beeindruckt. Ich dachte, es kommen
nur 20, 30, aber okay. Das ist das Universum
die Quantenphysik. Da will ich euch heute
mitnehmen auf eine Reise.
Erstmal in die Vergangenheit, vielleicht
auch zunächst mal in die Vergangenheit der
Wissenschaft, vielleicht so ein bisschen, der Physik.
Weil wenn man versucht - ich glaube zumindest -
wenn man versucht, Laien, blutigen Anfängern
Quantenphysik näher zu bringen, dann braucht es
wenigstens so ein bisschen eine Voraussetzung
wissenschaftlicher Art.
Das heißt, ihr müsst ein bisschen verstehen,
wie Wissenschaft funktioniert.
Ganz früher, Aristoteles und so, da war Physik
in erster Linie, also die Naturwissenschaften und Philosophie
so ungefähr das gleiche. Da bestand das Universum
aus vier Elementen: Feuer, Wasser, Erde, Luft.
Alles war relativ einfach und damals hat
man sich schon gestritten um die Frage:
was ist denn das mit dem Licht?
Wenn wir von Quanten reden, dann meint man
ja oft Lichtquanten. Es gibt noch andere,
aber davon später. Aber das Licht ist irgendwie
eine elementare Sache.
Die alten Griechen dachten, das Licht geht
vom Auge aus - deshalb heißt es auch Augenlicht -
und es wird in die Welt hinein geworfen und
deshalb ist sie beleuchtet und man kann was sehen.
Und das geht unendlich schnell.
Das merkt man ja daran, dass wenn ich die Augen zumache
und mach sie wieder auf, ist alles sofort da.
Also es vergeht keine Zeit.
Das heißt öhh geil, Licht ist unendlich schnell, prima.
So und das hat sich relativ lange gehalten diese Ansicht,
es gab auch Kritiker dieser Ansicht, die konnten sich nicht durchsetzen,
weil sowas wie Wissenschaftliche Arbeit,
nach nachvollziehbaren, reprduzierbaren Kriterien,
dass war nicht so richtig üblich zu dieser Zeit.
Das war im Mittelalter jetzt nicht viel Einfacher,
da kam die Kirche mit ihren Ansichten dazu und wollte
möglichst viel von dem verhindern was den Menschen
die Augen hätte öffnen können.
Licht hin oder her.
Bis dann, wir sind jetzt so im Jahr 1672,
Ole - Ole Rømer -, olle Ole, dänischer Astronom versuchte,
dass war so - Gallileo hatte irgendwie Fernrohre gebaut
und hatte gerade einen florierenden Fernrohrhandel -
und Ole Rømer versuchte jetzt ein Problem zu lösen.
Nämlich das Problem mit der Zeit.
Wie kann man die Zeit richtig, sauber, genau Messen?
Wenn man keine Uhr hat, also keine Uhr hat die wirklich
genau genug ist.
Desswegen hat er - und da war er nicht der erste -
da gab es andere vor Ihm auch schon.
Da hat er sich die Planeten angeschaut.
Wir sind in einer Zeit in der man gerade so wusste,
eigentlich hätte wissen können - viele wollten das gerne
verneinen, noch - das die Erde eine Kugel ist und
um die Sonne kreiselt.
Und das da noch andere Planeten rum kreiseln.
Und Ole Rømer hat sich jetzt Jupiter angeschaut
und geguckt wie die Monde um den Jupiter eiern
und dass die das ja rythmisch tun und das ist ja eine tolle Uhr.
Und wenn man diese Uhr nur genau genug verstehen könnte,
dann hätte man eine sehr genaue Uhr.
Damit könnte man jetzt also auch längen Grade
auf der Erde, man könnte wissen wo man ist,
wenn man eine genaue Uhr hat.
So hat er sich das gedacht und hat dann eine Tabelle gemacht
und da hat er dann reingeschrieben
wann diese Monde
hinter dem Jupiter verschwinden.
Und diese Tabelle hat er viele Monde lang gemacht
und festgestellt - Scheiße -
je nach Jahreszeit, unserer Jahreszeit,
ist das Unterschiedlich.
Wie kann den das sein?
Dann hat er sich gedanken drum gemacht
und kam dahinter,
dass das auf eine bizarre Art unterschiedlich ist.
Nämlich rythmisch unterschiedlich ist.
Im Sommer anders als im Herbst,
anders als im Winter, anders als im Frühling.
Ha! Dann aber im nächsten Sommer ist
es wieder genauso wie im Sommer vorher.
Hat also festgestellt,
dass muss was damit zu tun haben das
sich die Erde um die Sonne dreht.
Und kam dahinter das
das mit dieser unendlichen Lichtgeschwindigkeit
unmöglich stimmen kann.
Weil er eine Beobachtung gemacht,
die lies sich jetzt beim bessten willen
nicht mehr anders erklären, außer
-das das Licht nämlich doch eine endliche Geschwindigkeit hat-.
Und das, wenn wir irgendwie weiter weg vom Jupiter sind
das Licht einfach viel länger braucht
bis es bei uns ist.
Also wenn er einmal rum ist, die Erde
und dann bin ich näher am Jupiter
und dann braucht das Licht nicht so lange.
Und dann hat er und das ist ganz wichtig
bei Wissenschaft, eine Vorhersage gemacht.
Er hat für ein bestimmtes Datum vorhergesagt
wann dieser Mond hinter Jupiter verschwinden wird
und das war zehn Minuten anders
als das eigentlich in der Tabelle stand,
die alle bis dahin gemacht hatten.
Weil er wusste, naja die Lichtgeschwindigkeit
ist eben endlich.
Diese Vorhersage ist eingetroffen.
Und damit war jetz erst mal was
was in der Wissenschaft sehr wertvoll ist,
nämlich der Beweis erbracht, das die Theorie
die er hatte, nicht so schlecht ist.
Es ist noch nicht klar das das wirklich die Einzige ist.
Aber immerhin.
Er hat schon mal etwas sehr gut gekonnt.
Er hat nämlich gezeigt, die Lichtgeschwindigkeit ist endlich.
Und mit Licht haben wir es ja bei Quanten auch zu tun.
Warum erzähle ich das?
Weil Wissenschaft funktioniert dann gut, wenn ich etwas Beobachte.
Wenn ich aus dieser Beobachtung eine Hypothese herleite.
Diese Hypothese in eine Theorie überführe,
also Mathematisch beschreibe.
Dann auf Grund dieser mathematischen Beschreibung
eine Vorhersage mache,
ein Experiment erdenke und dieses Experiment durchführe
und dann meine Vorhersage eintrifft.
Dann habe ich in der Naturwissenschaft,
in der Physik wirklich etwas gekonnt.
So und jetzt bewegen wir uns ein paar hundert Jahre in die Zukunft.
1895, '96 so in den 70ern und da war ein Max Plant.
Wollte Physik studieren,
alle haben ihm abgeraten.
Irgend so ein Kollege des Vaters war es glaube ich
der sagte: "Ey mach das nicht, ist alles erforscht"
"In der Physik kannst du nichts mehr werden."
*Gelächter*
Hat er doch gemacht.
Es waren ein paar Sachen nämlich noch komisch.
Er hat sich dann mit sehr viel beschäftigt.
Da hat er dann festgestellt, war er nicht der erste.
Das fand er doof.
Dann hat er sich mit der sogenannten Schwarzkörperstrahlung beschäftigt.
Das ist die Frage,
wie leuchten denn schwaze Körper wenn sie heiß werden.
Schwarz desswegen, weil sie dann kein Licht reflektieren.
Man kann sie sehr gut beobachten.
Man, also alles was von ihnen aus geht ist eigenes Licht.
Das selbst erzeugt wird und nicht welches das reflextiert wird.
Jetzt ist es sehr schwer,
stellt euch vor 1895,
echt schwer einen schwarzen Körper herzustellen.
Also hat er ein Kästchen gebaut,
hat ein Loch rein gebohrt
und er wusste da wo das Loch ist
ist echt dunkel.
Und dann hat er sich die Farbe des Loches angeguckt
wenn man das Kästchen heiß macht
und hat geschaut wie gut diese Helligkeit,
die Farbe dessen was er da sieht,
mit dem was die bis dahin gängige,
klassische Physik vorhergesagt hat.
Und das was immer Messfehler genannt wurde
stimmte systematisch überhaupt nicht.
Es stimmte einfach nicht.
Und die Vorhersage war eh so ein bisschen weird.
So total komisch.
Weil die Vorhersage sagte,
je mehr Energie ich zuführe umso
kurzwelliger wird das Licht das da raus kommt.
Das hätte ja irgendwann dazu führen müssen
das es gelb wird, dann wird es irgendwann blau,
und dann wird es irgendwann Ultraviolett,
das heißt das Kästchen müsste irgenwann verschwinden.
Das sehe ich dann ja nicht mehr.
Das Kästchen verschwindet aber nicht.
Vermaledeit.
Das nennt man die Ultraviolett-Katastrophe.
*lacht*
das ist der Beleg dafür das diese mathematische
Theorie hinter dieser Physik,
die man da erdacht hatte, einfach nicht stimmte.
Und jetzt hat er daran geforscht
und dachte das ist ein dankenswertes Thema.
Und hat festgestellt - Scheiße, das funktioniert
beim bessten willen nicht. -
Und er selbst nanne das den Akt größter Verzweiflung.
Das er eine Konstannte eingeführt hat,
mal einfach so aus der holen Hand.
Na so ganz nicht aus der holen Hand,
die Details erspare ich uns.
Werden wir nicht fertig heute.
Er hat eine Konstannte eingeführt,
die nannter er 'h', das Wirkungsquantum.
Und die führte dazu, dass hat er aber auch garnicht erkannt,
so recht, dass die Energie also nicht gleichmäßig übertragen wird,
sondern nur in Paketen.
Und dieses Packet artige vermitteln
der Energie, also nicht gleichmäßig Steigern
sondern in immer unterschiedlichen Paketen, in dieser Gleichung.
Führte dazu das die Gleichung gute Vorhersagen macht.
Also etwas tat was in der Vorhersage mit dem Übereinstimmte
was er tatsächlich beobachtete.
Und das hat ihn dann viele Jahre seines Lebens geärgert.
Weil er wollte eigentlich diese alte, klassische Physik,
die fand er gut, die wollte er retten.
Und das war ja jetzt nur ein Notgriff,
indem er da zu dem Wirkungsquantum gegriffen hat.
Und er hat tatsächlich bis in die 1920er hinein
versucht das wieder los zu werden.
Weil, der der es begriffen hat, warum das Sinn macht
und der die Tragweite sofort durchblickte,
war Albert Einstein.
Der hat 1904 oder '05 so erkannt
- verdammt Max Plank hat recht und es ist nicht nur,
es ist tatsächlich alle Energie gequantet -.
Also alle Energie wird grundsätzlich nur in
kleinen Paketen transportiert, nicht gleichmäßig.
Es gibt kein halbes Lichtpacket.
Es gibt kein dreiviertel, oder zwei-ein-siebtel Lichtpackete.
Es gibt nur ganze, zwei ganze,
drei ganze, fünf ganze oder achtzehn ganze Lichtpackete.
Und die transportieren eine Menge Energie,
in Abhängigkeit von ihrer Frequenz.
Und das hat er auch Nachweisen können,
anhand des sogenannten Photoelektrischen-Effekts.
Und was die meisten Menschen gar nicht wissen,
dafür und nur dafür hat er den Nobelpreis gekriegt.
Nicht etwa für E=mc² und allgemeine Releativitätstheorie
oder irgend soetwas, sondern dafür.
Und jetzt überlegen wir uns ein mal in welcher Zeit wir gerade waren.
1905,
da war die Existens des Atoms eine Hypothese.
Es gab die Atom-Hypothese.
Da war noch überhaupt nicht klar,
also man muss sich ein mal diesen Geistigen sprung vorstellen den man macht.
In einer Zeit, wo das Universum aus einer einzigen Galaxie besteht.
Alles was man sehen konnte war eine einzige Galaxie.
Man dachte darum ist nichts.
Und Atome, naja, puhh.
Das war so ein bisschen,...
noch so ein, da kann man drüber Streiten.
Desswegen hat er den Nobelpreis eben
auch erst in den 20ern gekriegt.
Nachdem klar war das er echt verdammt Recht hatte.
Jetzt hat er also, Albert Einstein also,
zusammen mit den Überlegungen von Plank.
Die Quantenphysik, die Quantenmechanik weiter entwickelt.
Andere kamen dazu.
Einstein saß mal mit einem jungen Physiker im Auto.
Werner Heisenberg.
Der erzähle ihm von seiner Unschärfe-Relation
und da wurde Einstein plötzlich selbst zu einem alten, klassischen Physiker.
Und sagt - das ist Quatsch, das ist, das ist total,
das ist Unsinn, das ist alles klar.-
- Das ist nicht entweder das oder das. -
Was heißt die Unschärfe-Realtion?
Heisenberg hat sich überlegt:
Ich kann von so einem Quant, das hat,
der hat eine Mathematik dazu entwickelt.
Die Matrizenmechanik nannte er das.
Die funktionierte auch ganz gut, aber die fanden alle Scheiße.
Max Plant fand die Scheiße, Einstein fand die auch nicht richtig gut.
Und die sagte aber vorher
das sich von so einem Paket,
so einem Energiepaket,
kann ich nur entweder genau sagen wo es gerade ist
oder ich kann genau sagen in welcher Richtung,
mit welcher Geschwindigkeit es sich bewegt.
Und das kann ich nicht, so die Vorhersage,
weil ich nicht besser messen kann.
Sondern aus Prinzip nicht.
Und da wird es jetzt, da fängt es jetzt langsam an
schräg zu werden.
Ich kann aus Prinzip, wenn ich ein Teilchen festgenagelt hab
und es angucke nicht sagen welche Energie es hat,
wenn es, wenn ich genau weiß wo es ist.
Und darauf folgt eine Menge komsiches Zeug.
Das fanden die, also insbesondere auch Einstein, richtig doof.
Dann kam ein Erwin Schrödinger,
der versuchte das zu retten.
Er hat die Schrödinger-Gleichung erdacht,
eine sehr schöne Wellendarstellung dieser,
an sich, Teilchenphysik.
Also wir sind, wir bewegen uns langsam in Richtung
dieses Dilemmas zwischen,
was ist denn jetzt so ein Licht jetzt eigentlich.
Das es eine Geschwindkeit hat wissen wir.
Aber ist es jetzt eigentlich eine Welle oder ist es ein Teilchen.
Was denn nun?
Ist es ein Quant?
So wie die Quantenphysik, die jetzt ja sehr neu war, behauptet.
Oder ist es vielleicht doch eine Welle?
Wie eigentlich nahe liegend .. war.
Schrödinger hat eine Wellengleichung erstellt,
die funtkionierte auch, auch, auch! hervorragend.
Das heißt jetzt funktionierten schon zwei Gleichungssysteme hervorragend.
Die mit der Matrizenmechanik und die Wellenmechanik von Schrödinger.
Max Plant fand die viel Eleganter,
aber die führte jetzt auch zu bizarren Vorstellungen.
Jetzt muss man Überlegen,
das ist alles theoretisch was die da gemacht haben.
Das heißt die haben also wirklich
als theoretische Physiker realtiv wenige,
tief greifenden Forschungen, experimentell machen müssen.
Sondern haben sich dem allen irgendwie versucht so,
wie soll ich sagen, durch Nachdenken, zu nähern.
Und das geht natürlich nur wenn man es durchdringt
und mathematisch dann auch versucht hin zu schreiben.
Das ist eine wichtige Funktion der Wissenschaft,
das, ganze Wissenschaft ist nichts wert
wenn ich keine funtkionierende Mathematik,
also in der Phyisk,
keine funktionierende Mathematik dazu nenne.
Und jetzt haben wir also folgendes Phänomen.
Und es musste irgendwie herausgefunden werden was ist es denn?
Ist es eine Welle oder ist es ein Teilchen.
Hat jemand vorgeschlagen, und das habt ihr alle schon mal gehört,
das sogenannte Doppelspalt-Experiment.
Doppelspalt-Experiment geht so,
ich schieße mit Licht durch zwei sehr dünne,
sehr eng beieinandern liegende Spalten.
In der Hoffnung, yeah, das Licht ist ja eine Welle.
Das trifft auf diesen Spalt
und hinter diesem Spalt breitet es sich jetzt
sozusagen Ringförmig aus wie eine Welle.
Und da ich zwei Spalten habe
und diese beiden Wellen miteinander,
das könnt ihr euch vorstellen,
ihr schmeißt zwei Steine ins Wasser.
Dann manchen die beiden Wellen so miteinander.
Hier löschen sie sich aus,
da verdoppeln sie sich.
Am anderen Ende habe ich einen Bildschirm,
da sehe ich jetzt ein sogenanntes Interferenzmuster.
Das ist ein lustiges Wellenmuster.
So ähnlich wie man sich das vorstellen könnte,
wie wenn so eine Welle irgendwo ran klatscht und
da Farbkleckse an der Wand macht.
Gesagt getan.
So war das auch, so kam das raus.
Und jetzt war aber ja noch die Quantenphysik im Raum.
Die sage, so ein Licht-Quant ist ein Teilchen.
Jetzt kann man das interessante Experiment sich vorstellen,
machen konnte man es damal nicht ohne weiteres.
Und sagen ok, ich guck mal nach.
Ganz genau durch welchen dieser beiden Spalte ist es denn gegangen?
Jetzt mache ich einen Detektor ran.
Der erkennt Quanten.
Der erkennt Lichtteilchen
oder elektromagnetische Teilchen.
Ich könnte ja auch Elektronen da durch schießen
und siehe da, sobald ich nachschaue
macht es das nicht mehr.
Sobald ich nachschaue, durch welchen der beiden Spalten
das Licht gegangen ist, verhält es sich nicht mehr wie eine Welle.
Und das ist doch irgendwie komisch.
Weil, woher weiß denn das Teilchen das ich nachschaue?
Es wird noch komischer
und da muss ich euch ein bisschen ..
das, das ist ein bisschen ...
Also da müssen wir,
da können wir jetzt Stundenlang darüber reden
wie man das genau raus findet.
Wir müssen ein paar Sachen glauben.
Weil was ich ja möchte ist,
ich will euch dafür faszinieren und begeistern
euch selbst damit zu beschäftigen.
Was man jetzt zeigen kann ist,
dass es, wenn dieses Teilchen
durch diesen Doppelspalt geht,
dann ist es nicht etwa so,
dass es, wenn ich nicht hin gucke,
halt durch einen der beiden Spalten gegangen ist
und danach mit einem anderen Teilchen,
das durch den anderen Spalt gegangen ist,
das irgend wie auch eine Welle ist, wechselwirkt.
Sondern es ist so, dass es tatschächlich
sowohl durch den einen, als auch den anderen Spalt geht.
Das müsst ihr mir jetzt leider glauben.
Warum?
Weil das können wir jetzt experimentell nur schwer nachvollziehen.
Aber, man kann die Lichtquelle so weit runter drehen,
dass die ganz ganz dunkel ist,
so das da eigentlich nur noch einzelne Photonen raus kommen.
Und die kann ich detektieren.
Ich mache irgendwo einen Schirm hin.
Da macht es pling und ich sehe einen Punkt
wenn da ein Photon aufgeklatscht ist.
Das heißt, ich sehe einzelne Photonen mit diesem Schirm.
Und jetzt stelle ich diesen Doppelspalt dahin
und schieße ein einzelnes Photon in diese Richtung.
Und auf der anderen Seite des Spaltes
klatscht es irgendwo an die Wand.
Aber nicht so wie es durchgeklatscht wäre,
wenn es durch einen der beiden Spalten gegangen wäre.
Sondern so,
wie es ran klatschen würde,
wenn es mit sich selbst gewechselwirkt hat.
Und man kann beweisen,
das ist ein komplitzierter Beweis,
aber man kann beweisen,
das ist final 1999 erst gelungen,
man kann beweisen das dieses Teilchen
sowohl durch den einen,
als auch durch den anderen Spalt gegangen ist.
Und schlimmer noch als das,
ist es auch jeden anderen Weg gegangen
den es hätte gehen können.
*Gelächter*
Solange ich nicht hinschaue ..
*lautes Lachen*
*Applaus*
So, und es wird schlimmer.
*Gelächter*
Es geht nicht nur,
es geht nicht nur jeden, ..
.. die Schröder, ..
Also da müssen wir ausholen.
Die Schrödinger Gleichung,
die sagt vorraus,
und da hat sich Albert Einstein auch mit den, ..
Also die, Niels Bohr und Albert Einstein, ..
einer, also Niels Bohr, ist Bohr,
einer von diesen Bohrsches Atommodell.
Das kennt ihr.
Das ist übrigens totaler Unsinn.
Wenn ihr mal gelernt habt das
Elektronen um Atomkerne kreisen,
das ist totaler Schwachsinn.
Das stimmt hinten und vorne nicht.
Das,..
Es hat mich in der Schule schon wahnsinnig gemacht,
weil mein Lehrer das nicht erklären konnte.
Weil ich meinte: "moment mal."
Der Atomkern irgendwie Positiv geladen,
Elektronen irgendwie negativ geladen
und sausen jetzt außen rum.
Da sind jetzt mehrere Elektronen,
die außen rum .. und
aber Elektronen sind doch negativ!
Die stoßen sich doch ab.
Wie können die denn, unbeeinflusst voneinander,
außen, in Schalen, um diesen Atomkern drum rum kreisen.
Das können die wirklich nicht,
das ist nämlich Quatsch.
Das ist nur der Anschauung wegen.
Und das ist das Problem der Quantenphysik.
Sie ist nicht anschaulich.
Und zwar überhaupt nicht.
Man kann sie sich nicht,..
Sie deckt sich überhaupt nicht,
mit unseren, mit unseren Vorstellungen von dieser Welt.
Und .. , wie gesagt, ich habe versprochen es wird noch schräger.
Man kann ein Experiment machen,
die Schrödinger Gleichung legt das nahe.
Die Schrödinger Gleichung sagt vorraus.
Das man zwei Teilchen so miteinander verschränken kann,
dass es quasi ein Teilchen ist.
Das es sich verhält wie ein Teilchen.
Jetzt, haben diese Teilchen,
und das tut die Schrödinger Gleichung,
die sagt, die sagt nicht wo das Teilchen ist,
oder wie es sich verhält,
es gibt nur Wahrscheinlichkeiten an.
Es sagt nur, mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit
werde ich das Teilchen hier oder da antreffen,
wenn ich nachschaue.
Das ist immer der wichtige Punkt,
WENN ich nachschaue.
Wenn ich nicht nachschaue,
ist es überall, da wo es sein kann, gleichzeitig.
Aber mit ner höherern Wahrscheinlichkeit halt eben hier.
*Gelächter*
Jetzt ist es bei diesen zwei Teilchen irgend wie schräg.
Weil diese zwei Teilchen sind wie ein Teilchen.
Sie können aber an zwei verschiedenen Orten
gemessen werden.
Weil es sind ja zwei Teilchen.
Und die hängen aber von einander ab.
Die sind quasi ein Teilchen.
Die teilen sich also quasi ihre Entropie, ihre Informationen.
Wenn ich jetzt also so ein Teilchen,..
Jetzt müssen wir kurz ausholen.
Ein halbdurchlässiger Spiegel.
Das ist ein ganz einfaches Ding.
Da geht Licht durch und zwar die Hälfte.
Das heißt, wie macht es das?
Ich klatsche da ein Photon rauf
und jetzt gibt es eine gewisse Wahrscheinlichkeit
das dieses Photon da durch geht oder nicht.
Und diese Wahrscheinlichkeit liegt genau bei 50%.
Sonst wäre es ja nicht halbdurchlässig.
Ist logisch.
Nichts, aber auch garnichts,
ist die Ursache dafür.
Und das ist ein wesentlicher, wichtiger,..
ein,.. schreibt es euch hinter die Ohren!
Ein wesentlicher Fakt der Quantenmechanik ist,
es gibt ursachen- und grundlosen Zufall.
*verhaltenes Lachen*
Das ist, das ist bizarr.
Weil normalerweise könnte man sagen,
und dieser Auffasung vertrat Einstein extrem lange,
in seinem Lebenslang, "Gott würfelt nicht.",
es gibt diesen total grundlosen Zufall nicht.
Ich weiß nur nicht alles.
Das ist nicht wie eine Münze.
Wenn ich eine Münze schmeiße
kommt ein zufälliges Ergebniss.
Aber wüsste ich jetzt alles.
Alle Anfangsparameter.
Luftdruck, Luftgeschwindigkeit, Bewegung und so weiter.
Könnte ich vorhersagen welche Seite oben liegt.
Von diesem Quant kann ich nicht vorhersagen,
egal, und ich kann Nachweisen,
es gibt einen Beweis, der beweist,
das ich nicht wissen kann,
ob es durch geht oder nicht.
Es ist absoluter, vollständiger bizarrer Zufall.
Grundlos.
Und jetzt habe ich zwei von diesen Teilchen,
die erzeuge ich in einem photonischen Kristall.
Braucht euch nicht interessieren.
Die,.. Ich erzeuge jetzt also
zwei verschränkte Photonen.
Das eine geht in diese Richtung, das andere geht in diese Richtung.
In dieser Richtung beobachte ich,
mehr kann ich ja nicht machen,
ob es durch den Spiegel durchgegangen ist oder nicht.
Wenn ich das hier getan habe.
An diesem Ende.
Dann wird es auf der anderen Seite genau das gleiche getan haben.
Obwohl es vollständig zufällig ist.
Und woher weiß dieses Teilchen da dass das da durchgegangen ist?
Und das ist eine der Kernfragen der Quantenmechanik.
Diese Frage kann euch niemand beantworten.
Bis heute nicht.
Es wird noch schräger.
*Gelächter*
Ich kann, das sogenannte,
könnt ihr nachgoogeln,
'Delayed Choice Quantum Eraser ' Experiment machen.
Damit kann ich zeigen,
das diese Eigenschaft, auch quasi rückwärts in der Zeit, zutrifft.
Wie mache ich das?
Das, das kann man,
das Experiment ist kompliziert.
Das erkläre ich euch jetzt nicht.
Ich mach das hier, an dieser Stelle,
von normalen Menschen, die versuchen das zu erkären,
übliche Münzen Erklärungsmodell.
Ich habe zwei Münzen.
Normalerweise schmeiße ich hier eine Münze hoch.
Klatscht die auf den Tisch, ist eine Eins oder Null
oder ein Kopf oder eine Zahl.
Mache ich hier das gleiche hier auch.
Die beiden sind vollkommen unabhängig von einander.
Habe ich zwei verschränkte Münzen,
werfe ich die beide hoch.
Greife ich die beide aus der Luft, klatsch rauf.
Und dann gucke ich hier, habe ich Kopf.
Dann habe ich garantiert hier auch Kopf.
Und jetzt wird es schräg.
Jetzt wird dieses Quantum Eraser gedöns.
Also dieses Experiment, mit dem man zeigen kann,
dass das auch rückwärst in der Zeit funktioniert.
Ich schmeiße beide Münzen los.
Jetzt nehme ich die [eine] und klatsch die auf den Tisch.
Die [andere] hier kreiselt noch, ihr seht sie kreiseln?
Hier [1.Münze] hat sich bereits entschieden was passiert ist.
Hier liegt ja jetzt entweder Zahl oder Kopf.
höhö Ich verarsche jetzt nämlich dieses Quant.
Das hier [2. Münze] kreiselt noch.
Jetzt nehme ich das, gucke hier nach, ist hier Zahl.
Und was ist hier [1. Münze] ?
Publikum: Zahl!
Ihr habt es verstanden.
*kurzes Gelächter*
Geil.
So. Das ist die Quantenverschränkung.
Und ist das, was Einstein die spukhafte Fernwirkung nannte.
Das wo er sagte,
also zwei Dinge, wo Einstein sagte hä?.
*Gelächter*
Zufall? Absoluter Zufall?
Ist schräg. Gibt es nicht!
Gott würfelt nicht und die spukhafte Fernwirkung,
damit wollte er nichts zu tun haben.
Weil daraus folgt jetzt etwas,
daraus folgt nämlich das wir uns
verabschieden müssen, von unserer Weltanschauung.
Und zwar völlig.
Im innersten ist die Welt so aufgebaut,
ich fasse zusammen:
Das ich von einem Teilchen nicht weiß
in welchem Zustand es sich befindet,
solange ich nicht hinschaue.
Das ist jetzt nicht nur, das ich es nicht weiß,
weil ich es nicht sehe.
Sondern weil es sich in dem Moment noch nicht entschieden hat.
Das klingt erstmal banal.
Jetzt stellt euch aber ein radioaktives Teilchen vor.
Dieses radioaktive Teilchen schwirrt durch den Weltraum.
Jetzt ist das gleichzeitig in dem Zustand
es ist schon zerfallen, es ist also schon ein anderes Teilchen.
Also kein Uran mehr sondern ein whatever, Deuterium.
Keine Ahnung, bin kein Atomphysiker.
Plus irgendwie Elektron oder Alphateilchen
oder was da raus kommen mag.
Das ist also sowohl noch ein Uran als auch schon was anderes,
solange niemand hinschaut.
Das heißt also jetzt kommt dieses Teilchen auf mich zu
und solange ich dieses Teilchen nicht beobachtet habe
oder dieses Uran nicht beobachtet habe
kann ich nicht sagen,
nicht nur weil ich es nicht kann,
weil ich nicht hinschaue.
Was irgendwie offensichtlich ist, witzig.
Sondern ich kann es aus dem Prinzip der Sache nicht sagen.
Weil es noch nicht entschieden ist.
Und deswegen,
Ihr lieben,
ist es überhaupt nicht so klar
ober der Mond auch da ist, wenn keiner hinschaut.
*Gelächter*
*Applaus* Das ist kein Scherz!
Oder die Frage, die damals zurecht gestellt wurde
müsste nicht jemand permanent auf den Mond schauen
damit er wirklich da ist.
So und jetzt kommen wir zur Kernfrage der Quantenphysik
und dann wechseln wir schon fast das Thema
Richtung Kosmologie.
Das hängt nämlich eng miteinander zusammen.
Desswegen sitzt ihr ja vielleicht auch ein bisschen hier.
Jetzt kommen wir zu der Kernfrage.
Die so ein bisschen, also mh ..
Was genau ist eigentlich dieses hinschauen?
Was ist diese Messung?
Wann fällt also,
man nennt es den Kollaps der Wellenfunktion,
der Schrödinger Gleichung.
Wir hatten es gerade.
Wann fällt diese Wellenfunktion in sich zusammen?
Und das tut sie!
Und das ist das bizarre, eben mit Überlichtgeschwindigkeit.
Das tut sie sofort.
Das ist schlagartig klar.
Wenn ich hier das Teilchen beobachtet hatte,
dann ist es also nicht hier.
Oder wenn ich hier, wenn hier dieses
Teilchen durch den Spiegel durch gegangen ist.
Ist es im gleichen Moment da drüben entweder auch durch gegangen oder nicht.
Das heißt, diese Information,
die hier ja nicht ausgetauscht werden kann,
weil seit Einstein wissen wir,
da geht keine Information schneller als mit Lichtgeschwindigkeit.
Irgendwie wissen diese beiden Teilchen von einander.
Und das bricht in sich zusammen,
dieser Überlagerungszustand, so nennt man das,
in dem Moment wo ich hinschaue.
In dem Moment in dem ich nachmesse.
In dem Moment, es kann nicht sein,
dass das Teilchen entweder da ist oder da.
Und wenn ich es da gemessen habe,
dann verschwindet es hier so langsam.
Es ist sofort hier nicht. Das ist völlig klar.
Wenn ich es hier gemessen habe, war es nicht da.
Und zwar instantan.
Aber vorher war es an beiden Orten gleichzeitig.
Macht euch das klar.
Ein Elektron,
das hier von diesem Ding,
solange keiner hinschaut,
kann überall im Universum sein.
Jetzt gerade. Wir wissen es nicht.
Wir wissen es nicht nur nicht,
sondern es ist an jedem Ort an dem es sein kann, gleichzeitig.
Es taucht erst wieder hier auf,
mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit,
wenn ich nachschaue.
Es gibt eine gewisse Wahrscheinlichkeit
das es nicht mehr da ist.
Und das ist zum Beispiel auch der Quantentunnel-Effekt.
Den ihr schon ein mal, vielleicht, gehört habt.
Wenn jetzt Quanten durch einen Isolator durch tingeln,
dann gibt es eine gewisse Wahrscheinlichkeit
das sie doch auf der anderen Seite waren.
Weil, die Wellenfunktion schmiert sich jetzt irgendwie
über diesen Isolator drüber.
Und das kann man messen.
Man kann es nachmessen.
Und das ist der Grundsatz der Physik.
Ich kann nachmessen ob diese Effekte stimmen oder nicht.
Ich kann nachmessen, ich kann prüfen.
In dem Fall, für, wer es googeln möchte,
durch die Bellsche Ungleichung, kann ich nachweisen
das die Information nicht von vornherein drinn steckt.
Ob beide verschränkten Photonen,
es war schon klar als sie erzeugt wurden
das sie durch den Spiegel gehen.
Nein. Das ist nicht der Fall.
Es ist zufällig ob sie da durch gehen.
Und es entscheidet sich in dem Moment in dem ich nachschaue.
Und der Kern der Frage ist,
was genau ist eigentlich nachschauen.
Was genau ist eine Messung.
Ist Messung ein Messgerät hinhalten
und es zeigt es an?
Und damit ist klar was passiert ist.
Oder ist eine Messung erst,
weil in dem Messgerät selber
könnte ja in einem Überlagerungszustand,
zwischen gemessen und nicht gemessen sein.
Das weiß ich ja nicht,
solange ich nicht gucke.
Ist also,
und das ist eine Frage,
die ist bis heute völlig unbeantwortet ist.
Da gibt es Hypothesen
und Interpretationen noch und nöcher.
Aber es gibt keine Antwort darauf.
Und das macht die Quantenphysik so total faszinierend.
Es ist nicht klar ob es zum Beispiel notwendig ist
das ein Bewusstsein wahrnimmt,
ob die Messung stattgefunden hat oder nicht.
Das kann bis heute niemand zweifelsfrei beantworten.
Es gibt Grund zu der Annahme,
dass das auch ohne Bewustsein passiert.
Aber so richtig sicher ist man sich da nicht.
Es gibt keinen Beleg,
keine Messung, die das Nahe legt.
Sondern nur Vermutungen und Gleichungen.
Die so lala uns da ein bisschen in die Richtung drängeln
das anzunehmen.
Aber es könnte sein.
Das hat Erwin Schrödinger zum Beispiel auch zu den
denkwürdigen Worten hinreißen lassen:
"Die Gesamtanzahl des Bewusstseins im Universum ist genau gleich eins."
Und damit meinte er sein eigenes, schätze ich mal.
*Gelächter* Nämlich alles andere,
darüber kann er keine Aussage machen.
Jetzt kommen wir mal zu dem anderen Teil der Veranstaltung.
Nämlich der Kosmologie.
Was hat denn das jetzt mit Kosmologie zu tun?
Das hat das damit zu tun, das wir ...
Achso, wir müssen, ..
Da müssen wir gleich noch mal ein bisschen ausholen.
Irgendwann, so in den 1920ern, '25ern,
ich weis nicht genau wann es war.
Erwin Hubble hatte ein riesen langes Teleskop.
Und mit dem guckte er in die Welt.
Und stellte fest, das war schätze ich ein bisschen früher glaube ich.
Weis ich nicht.
Stellte fest, wow, es gibt mehr als nur eine Galaxie.
Weil, er konnte andere sehen.
Plötzlich, mit einem guten Teleskop.
Und er konnte noch etwas machen,
das sprengte auch dieses Weltbild,
das es nur eine Galaxie gibt.
Er konnte mehr als eine Galaxie sehen.
Er konnte etwas anderes sehen.
Anhand von explodierenden Supernovae, Klasse 1A.
Die machen ein ganz klassisches Bild.
Die machen so *plopp*.
*Gelächter* Krass hell.
In einem ganz typischen Profil
machen die so einen Helligkeitsausbruch.
Der ist so hell wie das Zentrum
einer ganzen Milchstraße.
Ein einzelner Stern.
Viele Milliarden Sonnenhelligkeiten hell
knallt so eine Supernova 1A.
Das kann man nehmen um zu gucken,
wie hell ist es denn.
Und wie schnell bewegt es sich denn.
Das macht man durch den, die Rotverschiebung.
In dem Fall übrigends auch kein Doppeleffekt,
sondern ein Relativistischer.
Das muss euch nicht interessieren.
Ich kann anhand von solchen Supernovae sehen,
wie weit weg ist denn so eine Galaxie.
Und wie schnell bewegt sie sich von uns weg.
Und er hat festgestellt,
dass sie sich alle von uns wegbewegen.
Und das ist doch irgendwie bedenklich.
Weil es sagt, das sie früher alle enger beieinander waren.
Und noch früher, noch enger.
Und noch früher noch enger.
Und noch früher, ihr ahnt es schon,
noch enger.
Ja und das kann man jetzt zurückrechnen.
Das kann man jetzt, neuere Untersuchungen,
man kann das genauer messen.
Und man kann feststellen
das die alle vorher mal,..
Ich habe es in der Einführung geschrieben.
Schon mal in einem, ja in einem Punkt, sich vereinten.
In so etwas bizzarem wie
einem Punkt der größe einer Quantenlänge.
Das ist so zehn hoch Minus ,
wie viel war das,
34 oder 35? [10^⁻34 ...10^-35]
Das ist extrem klein,
das ist die kleinste Länge die wir
physikalisch noch vernünftig darstellen können.
Für alle kleineren Längen würden Teilchen,
wegen der Unschärferelation,
sofort zu schwarzen Löchern.
Deswegen macht eine Physik,
unsere Physik, in diesen Größen
keinen Sinn mehr.
Das ist aber auch egal. *Gelächter*
Das heißt, das ganze Universum
war mal,...
Ja wir können einfach keine Aussage darüber machen.
Desswegen zuckt der Physiker mit den Schultern
und sagt, ja Leute, weiß ich auch nicht.
*Gelächter*
Ja der Physiker sagt auch nicht warum.
Der sagt immer nur WIE
etwas funktioniert.
Warum, das tun dann die Philosophen.
Da gibt es auch die Interpretationen der Quantenmechanik
und die Koppenhagener Deutung.
Wo sie dann sagen, ist doch egal,
rechne es halt aus.
*Gelächter*
So, Einstein war ganz anderer Auffassung.
Der meinte es müsste schon real sein.
Und das ist das Problem.
Wir müssen, ... Kurz zurück zur Quantenphysik.
Hatte ich vergessen.
Wir müssen uns verabschieden von einem der beiden Konzepte.
Nämlich, ist unsere Welt lokal,
das heißt, haben Dinge einen echten Ort.
Dann müssen wir uns davon verabschieden das sie real ist.
Ja? Also
Oder ist sie real?
Aber dann haben die Dinge keinen echten Ort.
Dann ist das Konzept Ort, Raum um Zeit
irgendwie scheiße.
Funktioniert einfach nicht mehr. Ja?
Dann ist das, wie wir heute Raum und Zeit wahrnehmen,
einfach reine Illusion.
Und nicht wirklich das was da im Kleinsten passiert,
nicht greifbar.
Nicht in diesen Dimensionen, ...
nicht in dieser Wahrnehmung greifbar.
Zurück zur Kosmologie.
Wir sind also jetzt zurück am,
zurückgerechnet an den Anfang des Universums.
Das ganze Universum
und das versteht man besser,
wenn man versteht, das so Dinge,
Teilchen, bestehen aus Protonen,
aus Neutronen, aus Elektronen.
Protonen und Neutronen
bestehen übrigens Quarks.
Und Quarks haben, soweit wir heute wissen,
keine Größe.
Scheiße.
So, und dann kommt der Stringtheoretiker
und sagt, aber doch!
Aber ganz klein.
Ist halt so ein String.
Aber interessiert uns im Augenblick nicht.
Nach der heute klassischen,
ich nenne sie jetzt mal klassischen,
die Quantenmechanik.
Also nach der heutigen Auffassung,
der Nicht-Stringtheoretiker,
haben Quarks keine Größe.
Die sind also nicht irgendwie groß.
Die bestehen aus reiner Energie.
Das heißt, wir fassen noch mal zusammen.
Alles woraus ihr so besteht,
besteht aus reiner Energie.
Das sind so stehende Wellen,
die so in sich wabern.
Aber keine Größe haben.
Also schwingende Energie,
die irgendwie keine Größe hat.
Die auch nur,
und das müsst ihr mal überlegen...
So ein Proton hat ja eine Masse.
Ne? Die kann man auch messen.
Das ist kompliziert, das könnt ihr nachlesen wie man das macht.
Und jetzt kriegt man raus,
drei Quarks haben jetzt irgendwie auch eine Energie,
und auch dadurch irgendwie eine Masse.
Vielleicht auch irgendwie eine Ruhemasse.
Aber das ist überhaupt nicht identisch
mit der Masse des Protons.
Diese drei Quarks wiegen gerade ein mal
3% oder so, dessen was so ein Proton wiegt.
Der Rest dieser Masse kommt aus der Energie,
die da hin und her flutscht.
Und aus der,
habt ihr vielleicht schon ein mal gehört Quantenfluktuation.
Was ist Quantenfluktuation?
Das ist ein bizzares Konstrukt der Heisenbergschen Unschärferelation.
Wenn es nur schnell genug geht,
dann kann, also unterhalb der Plankzeit,
die Plankzeit, ist die Zeit die das Licht braucht
um durch die Plankstrecke zu fliegen.
Also diese 10^⁻34 oder 10^-35.
Die ist irre kurz diese Zeit.
Aber unterhalb dieser Zeit gilt unsere Physik nicht.
Das heißt da darf sie auch beliebig verletzt werden.
Da darf auch der Energieerhaltungssatz verletzt werden.
Alles was ihr gelernt habt
was heilig und wichtig in der Physik ist
ist unterhalb der Plankzeit überhaupt kein Problem.
Da kann also spontan so viel Energie entstehen,
das ein Teilchen entsteht, oder zwei.
Logischer weise, weil ich hab ja dann irgendwie
ein Teilchen und sein Anti-Teilchen.
So, die müssen nur schnell genug wieder verschwinden.
Dann ist ja die Physik ja auch nicht verletzt.
Da ist in Summe.., zwei Striche drunter, ist alles wieder Null.
Alles ist wieder gut. *lautes Gelächter*
Der theoretische Physiker ist zufrieden.
*Applaus*
Alles prima, Fisch geputzt.
Jetzt haben wir aber, wenn das halt ständig passiert.
Und das passiert tatsächlich und das ständig.
Dann haben wir,... Da entsteht Energie und vergeht wieder.
Und diese Energie trägt jetzt tatsächlich und ehrlich zur Masse dieses Protons bei.
Also virtuelle Teilchen, die irgendwie aus dem nichts entstehen
und wieder verschwinden.
Und jetzt stellen wir uns ein mal,.. Also wir haben festgestellt alle Materie
die ihr kennt besteht eigentlich irgendwie aus ganz kleinen Teilchen,
die, wenn man noch genauer hin guckt,
eigentlich irgendwie nichts sind.
Außer für die Stringtheoretiker.
So und jetzt wird auch klar warum
alles an Materie,
das ist eigentlich keine Materie.
Einstein hat ja auch gesagt E=mc².
Das ist ja alles Energie.
Also diese ganze Energie, Materie, alles woraus ihr besteht
war also mal völlig klein zusammen gepresst.
In einem Raumsegment, das so klein ist wie,
ja kann man sich garnicht mehr vorstellen.
Ein millionstel milliardstel milliardstel milliardstel
eines Meters.
Also all diese Energie passte da rein.
Weil sie ja quasi aus nichts besteht.
Weil, und das ist jetzt die Idee dahinter,
und die ist aber noch nicht bewiesen.
Aber das ist die Idee des Ursprungs des Universums.
Dieses ganze Universum könnte
aus so einer Quantenfluktuation entstanden sein.
Also eine Verletzung dieses, diese Physik im kleinsten.
Die so groß war, vielleicht,
so könnte man sich das vorstellen. Ist ein bisschen bizarr, schwer vorzustellen.
Das die so groß war, das in diesem Raum etwas passierte.
Nämlich das er sich explosionsartig ausgedehnt hat.
So schnell,
und das verletzt übrigends auch die Rellativitätstheorie nicht,
das der Raum zwischen den Teilchen
mit Überlichtgeschwindigkeit mehr wurde.
Das heißt die Teilchen haben sich
überhaupt nicht bewegt.
Aber der Raum zwischen ihnen
wurde so schnell mehr
das sie sich quasi trozdem
mit Überlichtgeschwindigkeit von einander entfernt haben.
*Gelächter*
So das sie sich einfach nicht wieder gefunden haben
um wieder im nichts zu verschwinden.
So und das nennt man die kosmische Inflation.
Habt ihr vielleicht auch schon ein mal gehört.
Da wurde nämlich neulich behauptet
'Jeah, wir haben sie gefunden, wir konnten sie nachweisen.'
Weil bisher kann man,
und das finde ich auch schon sehr bemerkenswert,
die Hintergrundstrahlung die man sich heute anschaut,..
Da schaut man zurück.
Heute ist das Universum 13,82 Mrd. Jahre alt.
Man kann zurück schauen,
mit entsprechenden Messgeräten,
bis auf eine einen Zeitpunkt 300.000 Jahre rund.
Nach dem Beginn des Universums.
Das ist nämlich der Zeitpunkt
zu dem das Universum durchsichtig wurde.
Vorher war das alles ein großes Plasma.
Die Photonen gab es so garnicht.
Das war alles Energie und undurchsichtig.
Und nach 300.000 Jahren oder so,
manch sagen auch 100.000,
das weis keiner so genau genau,
wurde es langsam durchsichtig.
Und was wir jetzt sehen ist die Hintergrundstrahlung.
Das sind so Flächen von Temperaturschwankungen
im Hintergrund des Universums, wenn man so will.
Und diese Schwankung,
das was man da sieht,
diese Helligkeitsunterschiede in diesen Bildern,
das ist letztlich die Ursache dafür
das es überhaupt Planeten, Sterne, Galaxien
und so weiter gebildet haben.
Sonst hätte sich ja alles gleichmäßig, komplett gleichmäßig verteilt
und dann wäre gut gewesen.
Aber das was wir da sehen,
wenn die Physik von heute Recht hat,
ist die Quantenfluktuation des Raumes,
zur Zeit des Beginn des Universums.
Das dazu geführt hat das sich jetzt
also überall Planeten und Sterne
und so weiter bilden.
Und die Sterne dann explodieren.
Die Physikalischen Gesetzte sozusagen bilden.
In dem Moment wo das Universum entstanden ist.
Auf eine ja sehr sehr quantenmechanische Art und Weise.
Und jetzt gab es eigentlich einen Beweis dafür.
Den hat das BICEP 2 Experiment
mal zu führen versucht.
Die haben also festgestellt,
dass bei dieser kosmischen Inflation,
die bisher nur eine Theorie ist,
bei der hätte etwas passieren müssen.
Nämlich sogenannte Gravitationswellen.
Das kann man sich so vorstellen,
wenn jetzt plötzlich unsere Sonne,
einfach mal so verschwinden würde.
Weil mit Überlichtgeschwindigkeit
der Raum sich zischen uns und Sonne ausdehnt.
Dann wäre also die Sonne *pft*, einfach weg.
Dann würde jetzt im Raum,
der ist ja gekrümmt durch die Sonne,
ist schwer vorstellbar, macht aber nichts,...
Der würde jetz irgendwie so boww machen. (macht Wellenbewegung mit Armen)
Und das wäre eine Graviationswelle.
Das wüde also machen das unser Raum hier
kleiner und wieder größer würde.
Ja?
Eine Gravitationswelle würde,
die würde man sehen
in der Polarisation der Hintergrundstrahlung.
Und BICEP 2 hat das gemessen.
und wollte damit die kosmische Inflation nachweisen.
Das ist ihnen nicht gelungen.
Aus einem ärgerlichen Grund.
Sie haben den Korrekturfaktor,
den sie einpflegen mussten
weil Staub im Universum auch die Polarisation verändern kann.
Den hatten sie von einer PowerPoint Folie
vom Plank Experiment vom Plank Sateliten abfotographiert,
weil das noch nicht veröffentlicht war.
Und darum war das halt nicht so richtig genau
und jetzt gibt es aber eine 8%-ige Chanze dafür,
das sie doch nicht recht haben.
Und 8% Irrtumsmöglichkeit reicht einfach bei einem
der wichtigsten Experimente unsere Zeit
überhaupt nicht aus um zu sagen
'O.K., damit ist.. uh 8% Unsicherheit,
lassen wir unter den Tisch fallen'.
Man könnte sagen damit wäre die Inflation belegt.
Das ist sie nicht.
Weil 8% sind halt einfach ein viel zu großer Fehler, noch.
Das heißt jetzt wird weiter daran gefoscht.
Ihr könnt euch darauf freuen.
Wenn das tatsächlich der Fall ist,
das die kosmische Inflation belegt wird.
Durch ein solches Experiment.
Dann ist damit auch belegt,
dass der Urknall wirklich so gewesen ist.
Das wir also wirklich aus einer
Quantenfluktuation entstanden ist.
Da gibt es genug Raum zum forschen.
Kann ich trozdem noch,...
Also alles lohnt sich immer noch,
Quantenphysiker oder Kosmologe zu werden.
Weil immer noch steht die Frage im Raum,
was, ja was ist denn außerhalb.
Was ist denn in dieser uns nicht bekannten Physik.
Kleiner der Plankgröße,
kürzer der Plankzeit.
Ganz kompliziert.
Zu ganz vielen Themen kommen wir garnicht.
So ein Vortrag kannst du drei Stunden halten
und dann bist du noch lange nicht im Pudding angekommen.
Aber wenn dieses Experiment irgendwann bestätigt wird,
dann ist klar, erstens, dass unser Universum
aus einer Quantenfluktuation enstanden ist,
dass es außerdem es ausgesprochen naheliegend ist
das es viele davon gibt.
Viele Universen, mit vielen verschiedenen Physiken in ihnen.
Weil eins kann man ja schon als sehr bizarr darstellen.
Nämlich das wir hier sind. Das ist ja wahnsinnig unwahrscheinlich.
Jetzt gibt es zwei Möglichkeiten,
entweder hatte irgend jemand seine Hand im Spiel,
so ein gottmäßiger Wesens-Heini,
oder aber es war so unwahrscheinlich wie es ist.
Weil das es reiner Zufall war,
das etwas einmal passiert ist,
was zu so bizarren, unwahrscheinlichem, mega Glück geführt hat.
Ist ziemlich ziemlich ziemlich unwahrscheinlich.
Es könnte aber auch sein das es einfach,
genau dass, permanent, überall und immer wieder passiert ist.
Und das wir halt einfach nur, dadurch das wir hier sind,
der Beweis dafür sind,
das es einmal so passiert ist, das man da sein kann.
Weil sonst wären wir ja nicht hier
und könnten es nicht sehen. *Gelächter*
Logisch. *Applaus*
Also, jetzt könnten wir noch auf
das Higgs-Boson eingehen,
wir schaffen das in einer Stunde garnicht.
Wir könne auch gerne, wer Bock hat,
wir können danach weiter machen, irgendwann.
Nicht heute, ich muss gleich weg,
aber morgen gerne.
Mich finden und drüber reden mache ich gerne.
Ich fasse zusammen.
Es ist nicht nur hypothetisch, nicht nur theoretisch,
sondern es ist im Augenblick sehr naheliegend,
nach allem was wir wissen,
dass das Universum irgendwie,
wie weiß immer noch keiner,
gibt es neue Theorien,
Superstring, Supersymetrie, M-Theorie,
könnt ihr alles nachlesen, macht richtig Spaß, richtig kompliziert.
Dass das Universum irgendwie mal
sehr sehr sehr sehr sehr klein war.
Kleiner als alles was wir und vorstellen können.
Alle Energie, alle Materie,
alles was da drin ist, war da mal drin.
Das es sich rasant ausgedehnt hat.
Achso, was wir vergessen haben.
Dunkle Energie, dunkle Materie.
Die ist noch ganz wichtig, weil, die kann man messen.
Das ist kein 'naja, wissen wir auch nicht...'
'nennen wir es mal dunkel..'
Sondern ich kann sehen
Spiralgalaxien drehen sich viel schneller
als sie das eigentlich dürften,
wenn die Materie, die wir sehen können,
alle Materie ist, die da ist.
Man kann sehr genau messen
das da noch mehr Materie sein muss,
die man nicht sehen kann.
Man kann außerdem inzwischen
sehr genau messen das sich weit entfernte Galaxien
von uns sehr viel schneller weg bewegen
als sie das dürften,
wenn sich das Universum gleichmäßig
oder verlangsamt ausdehnen würde.
Das heißt, wir stellen fest, das Universum dehnt sich beschleunigt aus.
Das Universum wird schneller dabei,
also muss irgend eine Energie
das Universum auseinander treiben.
Niemand weiß was das für eine Energie ist.
Aber die dunkle Materie und die dunkle Energie,
also dunkel heißt nur wir wissen es nicht,
aber wir sehen das sie da ist.
Wir können sie wirken sehen.
Diese dunkle Materie und diese dunkle Energie
machen 95%, 98% der gesamten Energie im Universum aus.
Das heißt, das was wir sehen können,
alle Energie der Sterne, die Planeten, wir alle hier,
machen einen eigentlich nichts.
Wir sind alle völlig irrelevant in
diesem Energiegefüge des gesammten Universums.
Wir können aber sehen das es da ist.
Und jetzt haltet euch fest,
damit kommen wir auch schon fast zum Schluss,
alle diese Energien zusammen zählen
und dem Umstand das wir nachweisen können
dass das Universum komplett flach ist.
Das es also nicht irgendwie in großem Maßstab gekrümmt,
in sich, nach innen oder außen gekrümmt ist
oder so, sondern total flach ist.
Wenn wir all diese Energien zusammenrechnen,
die positiven, die auseinander treibenden,
die anziehenden, insgesamt,
und machen zwei große Striche darunter
dann kommt genau Null raus.
So und das ist ein weiteres Indiz dafür,
kein Beleg, aber ein weiteres Indiz dafür,
dass das Universum, so wie wir es kennen, so wie wir es hier sehen,
mit allem physikalischen, in allem drum und dran,
aus NICHTS entstanden ist.
Weil es so etwas wie die heisenbergsche Unschärferelation gibt.
Weil es, und so könnte man sagen, es die Möglichkeit dazu gab.
Das also ist sozusagen die Realität,
die mögliche, eine mögliche Realität gab
in der es passieren konnte.
Und da es zu dem Zeitpunkt so etwas wie Zeit auch nicht gab,
gab es auch keine Zeitbeschränkung das auszuprobieren.
Das heißt, man könnte jetzt auch rückwärts sagen,
es ist dieses gesammte Universum aus einer,
ja gigantischen ..., aus irgend einer Art Überlagerungszustand entstanden.
Weil es das konnte, einfach nur so.
Aus dem absoluten Nichts. *Gelächter*
Und es gibt keinen notwendigen Grund dafür.
Das ist auch ganz wichtig zu verstehen.
Damit möchte ich eigentlich zum Schluss kommen
und euch ein paar Fragen gestatten.
Ich weiß das war sehr viel in sehr kurzer Zeit.
Ich hatte nach drei Stunden gefragt, aber naja.
*lauter Applaus*
Engel: Super.
E: Du hast jetzt so schnell geredet,
sag mal ich habe dir hier extra Wasser hingestellt.
Steini: *lacht* Danke.
S: Keine Zeit für so etwas.
E: So, hat denn jemand Fragen an Steini?
Dann bitte an ein von den vier Mikrophonen im Gang hinstellen.
Und die Leute die jetzt gehen bitte ganz leise
durch die vordere Tür.
Fangen wir ein mal da drüben an,
auf der, das ist jetzt unsere rechte Seite, Eins bitte.
Q1: Ja hi, erst ein mal danke für den Vortrag.
Du hattest von den Quantenfluktuationen gesprochen
und die schienen mir so ein bisschen so, beliebig.
So als wenn da alle möglichen Quantenfluktuationen passieren könnten.
Oder auch alles mögliche da wahrscheinlich wäre.
Desswegen würde mich jetzt interessieren
in wie fern jetzt vielleicht erst das messen,
also das beobachten dieser Quantenfluktuatioen,
was ja jetzt möglicherweise geschehen ist,
auch da jetzt, die sozusagen erst festgelegt hat
wirklich in ihrer Form.
S: Das Problem mit der Messung der Quantenfluktuation ist,
die kann man nicht ohne weiteres messen.
Es gibt einen Effekt,
den ein Herr Casimir vorher gesagt hat.
Desswegen heißt er auch der Casimir-Effekt.
Bei dem er davon ausgeht das wir zwei
sehr plane, gerade Platten, sehr paralell,
metallisch, eng aneinander bringen.
und da virtuelle Teilchen überall entstehen,
aber die Quantenphysik uns sagt,
dass nur Teilchen entstehen können,
in einem Raum, die ganze Teilchen sind,
das ist ja der Witz der Quantenphysik,
also zwischen den beiden Platten nur
solche Teilchen enststehen können,
wenn das die Platte ist und das,
die halt da komplett,
oder doppelt, oder drei mal, oder vier mal rein passen.
Aber nicht so zwei drittel, oder anderthalb mal.
Das heißt, zwischen diesen Platten
können nur andere Teilchen entstehen, als draußen.
Also weniger.
Das müsste eigentlich dazu führen das
diese Platten aufeinander zutreiben.
Weil draußen mehr Teilchen mit der Platte
wechselwirken als innen.
Das kann man messen.
Diesen Effekt, diese Kraft kann man messen.
Ich bin mir nicht 100%ig sicher
ob heute schon physikalisch, allgemein anerkannt ist,
das diese Kraft wirklich durch den Casimir-,
den postulierten, Quatenfluktuations-Effekt entsteht.
Aber was man tun kannt, ist
man kann sie mathematisch entsprechend vorhersagen.
Und mathematisch kann ein beliebiges,
eine eigentlich, aus meiner Erkenntnis,
ich bin weder Quantenphysiker, noch Kosmologe,
aber meiner Erkenntnis nach
könnten theoretisch belibige Teilchen
entstehen und wieder vergehen.
Ist übrigend auch eine Ursache der
sogenannten Hawkings-Strahlung.
Bei der solche Teilchenpaare genau an der Grenze
des Ereignisshorizontes eines schwarzen Loches entsteht.
Und das eine Teilchen in das schwarze Loch rein saust
und das andere nach draußen.
Die finden sich auch nicht wieder.
Das führt dazu, bizarrer Weise,
das, obwohl ein Teilchen in das schwarze Loch hinein geht,
das Loch Energie verliert.
Weil sonst würde ja der Energieerhaltungssatz
nicht mehr stimmen.
Und das führt dazu das alle schwazen Löcher
irgendwann verschwinden werden.
Wenn sie nicht neues Futter krigen.
Aber um die Frage zu beantworten,
ja solange wie man nicht hinschaut,
werden diese Teilchen sowohl in dem Zustand
sie sind entstanden als auch in dem Zustand
sie sind nicht entstanden, verweilen.
Das könnte man getrost in die,
die Nullpunktenergie nennen,
die diese ganzen Esoteriker immer so treu versuchen,
irgend wie versuchen zu verwenden.
Ohne zu begreifen das das in Wirklichkeit
so einfach wohl nicht gehen wird.
Mit irgendwelchen Aluminium Folien,.. *Gelächter*
So, aber ja, das könnte sein.
Aber dazu weiß ich tatsächlich zu wenig drüber.
Ich glaube das diese Fluktuationen
tatsächlich auch jeden beliebigen Zustand
annehmen, den sie annehmen können,
solange man nicht hinschaut.
E: Ok, danke schön. Wir nehmen.
Ich gehe einfach mal der Reihe durch.
Auf der rechten Seite, Mikrophon zwei bitte.
Technik: Geht das? Q2: Ja.
Ich habe ein Frage. Und zwar habe ich einmal gehört,
dass es so ist, das man entweder
den Ort bestimmen kann oder die Geschwindigkeit.
S: Das ist richtig.
Q2: Das es einzeln immer Unschärfer wird. S: Ja.
Q2: Ist es dann so, dass wir dann theoretisch,
den Männchen in grün, also den Polizisten, erzählen könnte das,
ihr könnt doch garnicht wissen ob wir da waren.
Weil entweder ihr könnt den Ort bestimmen
oder ihr könnt unsere Geschwindigkeit bestimmen.
S: Ja. *lautes Gelächter & Applaus*
Ja das ist prinzipiell richtig,
wärest du ein Photon, würde das genau stimmen.
*Gelächter* Da du aber,
und deswegen, das ist noch eine bisher unbeantwortete Frage,
gelten diese Quanteneffekte denn eigentlich für Objekte aller Größe?
Je größer sie werden, um so mehr, viel mehr Energie
bräuchte man auch um das zu messen.
Und irgendwann erzeugst du neue Teilchen,
bei dem Versuch das zu messen.
Das ist auch ein bisschen das Problem des LHC.
Also man kann zum Beispiel zwei Quarks nicht trennen.
Weil ich so viel Energie aufwenden muss um sie zu trennen,
je weiter sie auseinander kommen,
um so größer wird die Energie,
die sie zusammen ziehende Kraft.
Irgend wann muss ich so viel Energie
aufgewandt haben um sie zu trennen,
das ich ein neues Quark erzeugt habe.
Und batsch habe ich wieder zwei.
Also ich kann die nicht trennen voneinander.
Und so ist es ein bisschen auch mit dieser Überlegung.
Du kannst als makroskopisches Objekt,
das hat auch so ein Effekt, ja aber
der ist so verschwindend gering,
der ist nicht messbar.
Q2: Schade. S: Ja.
*lautes Gelächter* *Applaus*
E: Und dann eine Frage vom Internet bitte.
Q3: Hallo, wir hatten sehr viel Spaß, auch im Netz.
Anschließend an die Frage gerade,
zum Straßenverkehr, auch die Frage,
was müssen wir jetzt tun um,
weil der Staat überwacht uns ja alle.
Damit sie wissen das wir da sind, logisch.
Aber wir müssen uns ja jetzt in Quanten umwandeln
damit sie uns vielleicht nicht mehr beobachten können.
S: Das ist ja eigentlich quatsch.
Eigentlich sind wir ja nur da weil sie uns beobachten.
*Gelächter & lauter Applaus*
E: War noch eine echte Frage, vielleicht?
S: Ich finde das sind total echte Fragen!
E: Genau, zum Thema holographisches Universum
und Simulation. Wie können wir denn feststellen
ob wir in einer Simulation sind.
S: Oh, das ist schwierig,
da müsste man,.. da könnte man wieder eine Stunde reden.
Es gibt Quanteninformationstheoretiker,
die glauben beweisen zu können,
dass das der Fall ist.
Die sagen, so wird..
und da hat der Dalai Lama auch so seine liebe Not mit diesem Zufall.
Er sagt zu Antons Heiliger,
wenn er wirklich beweisen kann,
dass mit dem Zufall, dann werden sie die Lehre ändern.
Aber die Quanteninformations-,
übrigends eine sehr offenherzige Religion,
in Anführungszweichen, wenn man so will.
Die bereit ist aufgrund wissenschaftlicher Erkenntnisse
bereit ist seine Lehre zu ändern,
finde ich bemerksenwert.
Das nur nebenbei.
Aber ...
es gibt einen Teil der Quanteninformationstheorie
die sagt, nee es ist in Wirklichkeit anders.
In Wirklichkeit sind wir selber ja auch ein
quantenmechanischer Zustand, das heißt die Quanten,
die bei uns anklatschen, sind dann wieder verschränkt,
mit Elektronen, mit irgendwie, mit unserem Auge.
Das wird wieder eine unendliche Kette
der Verschränkung ,
wenn man so will, bis in unser Hirn hinein.
Und in Wirklichkeit entscheidet sich das garnicht.
Das heißt, diese sogenannte Dekohärenz,
dieser Zusammenburch der Wellenfunktion
findet garnicht statt.
Sondern es passiert tatsächlich beides.
Die Frage ist also warum entscheidet sich
wer und wie dazu nur die eine Seite zu sehen
und nicht die andere, die auch passiert ist.
Das heißt, so die Quintessenz
dieses Teils der Quanteninformationstheorie,
die gesammte Welt ist reine Illusion.
Die Frage ist, who the fuck is inillusionized?
Ja, who is the audience?
Also wer ist eigentlich der Zuschauer in dieser großen Illusion?
In diesem virtuellen Bild.
Also die Frage ist im Augenblick nicht zu beantworten.
Es gibt Theorien dazu
wie man das beantworten kann, könnte.
Ich halte die alle für hanebüchen.
E: George sagt hier auch das es
gerade ein Experiment gemacht wurde
und das Resultat war das
wir nicht in einer Simulation leben.
Also total eindeutig,
Zum Thema Hollogrammsimmulation.
S: Ja das Hollographische Universum
ist gerade, glaube ich, relativ plausabel.
Das meint er, das ist noch mal ein Unterschied.
Eines ist Simulation, das andere ist das holographische Universum.
Das sind zwei verschieden Thesen.
Da ist ein bisschen etwas durcheinander gegangen.
Aber es gibt ein, ja eine..,
habe ich noch nicht ganz verstanden,
deswegen wage ich mich nicht darüber so zu reden.
Aber es behaupten Leute belegen zu können
das wir nicht in einem holographischem Universum leben.
Immerhin. *Gelächter*
E: Wir nehmen dann noch eine Frage aus dem Publikum hier.
Und zwar auf der linken Seite, Microphon Zwei.
Q3: Ok. Danke für den Vortrag.
Ich fand das du auch, zumindest teilweise,
ein bisschen angesprochen hast,
das es durchaus, naja teilweise,
ein bisschen schwer zu verstehen,
beziehungsweise gar nicht logisch erscheint,
wie zum Beispiel Quantenmechanik.
Das Problem was ich mit dem Standardmodell allgemein habe ist,
wenn man in die Details schaut, wird es schwierig.
Zum Beispiel, wenn man in der Big Bang Theorie denkt,
das die Rotverschiebung als Dopplerartiger Effekt gesehen wird.
Ein Dopplereffekt ist eine lineare Verschiebung in der Änderungsrate.
Nun kann man aber zeigen, z.B,
das das gar kein linearer Effekt ist,
sondern das es eine Periodizität von 34km gibt.
Und man kann auch z.B. ableiten, dass darin die Feinstoffkonstante kodiert ist.
Steini: Nee! Q3: Doch.
Können wir nachher, kann ich dir zeigen. S: lacht
Q3: Es gibt noch einige andere Sachen,
z.B. so Dinge wie glucolar cluster,
ich zeige dir das nachher, ich zeige dir die Ableitung.
Und auch das Paper dazu, die das veröffentlicht haben.
S: Ja.
Q3: Es ist halt,
man muss halt in die Details gucken.
Und die Details, die passen halt einfach nicht.
Ich kann Kosmologie-Infos empfehlen.
Den letzten Newsletter z.B., die haben ungefähr 20,
nicht theoretische, sondern wirklich Dinge, die man gemessen hat,
refferenziert, das sind peerreviewte Papers..
S: Darf ich eine Zwischenfrage stellen? Q3: Es gibt Dinge die passen einfach nicht.
S: Hast du mal die Schrödingergleichung hergeleitet?
Q3: Ja, also ich habe sie nicht persönlich,..
S: Ok, aber dann fange nicht an irgend welche Dinge zu glauben,
die irgendwelche Leute mal so daher erzählen.
Ohne verstanden zu haben worum es wirklich geht.
Q3: Doch, aber ..
S: Ich finde es sehr schade das sich sehr viele Leute
sehr viel Zeit damit geben
völlig an den Haaren herbei gezogenen Theorien zu entwicklen
und dabei so viel Zeit zu verschwenden,
ohne sich die Mühe zu machen,
das, was tatsächlich an Arbeit bisher geleistet ist,
einmal verstanden zu haben.
Es ist nicht so, dass die Physik plötzlich eine ganz Neue ist,
durch die Quantenphysik.
Es wird immer gesagt, ja die Quantenphysik hat ja gezeigt
es könnte ja auch alles ganz anders sein.
Das ist nicht der Fall.
Auch die Realtivitätstheorie tut das nicht.
Die sind immer nur Präzisierungen
der vorher bestehenden Physik.
Sie lösen Ungereimtheiten und Probleme aus.
Und erster Punkt hier, die Rotverscheibung ist nicht der Dopplereffekt.
Das ist völlig falsch verstanden,
es ist nicht der Dopplereffekt der zur Rotverschiebung führt.
Q3: Es ist die Entfernung der Galaxien, die wird als Ausbreitung der Galaxien gesehen.
E: Ok das ist, das war eine Frage, danke schön.
*Applaus*
E: Ihr könnt das ja auch noch auf dem Kongress noch weiter bequatschen.
S: Noch stundenlang. E: Ab morgen, stundenlang.
S: Genau. E: Genau.
E: Wir würden noch gern ein paar weitere Fragen hier
und zwar auf der rechten Seite, Microphon Eins, bitte.
Q4: Wie wahrscheinlich,
oder was hältst du von der Theorie der Supersymmetrie?
Supersymmetrie ist ein spannendes Thema.
Ich stehe so ein bisschen mit der ganzen Stringtheorie auf Kriegsfuß.
Sie ist sehr, sehr beliebig, meinen Augen nach.
Sie hat schon ihren Charme, ich verstehe auch warum,
es sind ein paar mathematische Kniffe darin,
die ich nicht so gerne mag.
Unter anderem, ich haue hier mal,
einfach so, ganz salopp raus.
Die Stringtheorie funktioniert,
weil in einer bestimmten Mathematik
die Summe aller Natürlichen Zahlen von eins bis Unendlich,
minus ein zwölftel [-1/12] ist.
Das kann man herleiten,
das ist nur so ein bisschen fischi.
So, ich habe meine Probleme damit.
Sie erklärt ein paar Sachen ganz gut.
Es gibt bis heute keinen einzigen Beleg dafür.
Sie würde mathematisch eleganter funktionieren,
gäbe es zu jedem der Teilchen ein symmetrisches Teilchen.
Q4: Ja. S: Also zu den Fermionen ein Gluon
und zu den Gluonen jeweils ein Fermion.
Gäbe es also spiegelsymmetrische Teilchen zu den jeweiligen,
dann würde alles deutlich besser funktionieren.
Q4: Du glaubst nicht man die.. E: Ok.
Entschuldigung, ich muss das unterbrechen.
Wir haben leider keine Zeit mehr.
Wir können darüber stundenlang reden,
so wie Steini es sagt.
Desswegen, bitte, trefft euch ab morgen wieder
und einen großen Applaus an Steini.
*Applaus*