Was Schrödinger ever a determinist?

Der große kosmische Würfelwurf

Stellen Sie sich das Universum als eine riesige, tickende Uhrwerkmaschine vor. Jahrhundertelang glaubten Wissenschaftler, wenn man genau wüsste, wo sich jedes Zahnrad befindet und wie schnell es sich dreht, könne man exakt vorhersagen, was als Nächstes passieren würde, und zwar für immer. Diese Idee nennt man Determinismus: der Glaube, dass die Zukunft bereits durch die Vergangenheit geschrieben ist, wie ein Film, der bereits gedreht wurde und nur noch darauf wartet, abgespielt zu werden. Doch dann kam im frühen 20. Jahrhundert eine neue Art der Wissenschaft namens Quantenmechanik auf. Sie legte nahe, dass die Natur auf der kleinsten Ebene überhaupt nicht wie eine Uhrwerkmaschine funktioniert. Stattdessen verhält sie sich eher wie ein Würfelspiel, bei dem man nur die Chancen für das Eintreten eines Ereignisses vorhersagen kann, nicht aber das Ergebnis selbst. Dieser Wandel von „gewisser Fügung“ zu „zufälligem Glück“ erschütterte die Welt der Physik in ihren Grundfesten.

Einer der berühmtesten Wissenschaftler dieser Ära, Erwin Schrödinger, wird oft als derjenüt bekannt, der diese neue Idee hasste. Er ist berühmt für ein spukhaftes Gedankenexperiment mit einer Katze, die gleichzeitig tot und lebendig ist, und viele Menschen denken, er habe dies genutzt, um zu zeigen, wie albern die Quantenzufälligkeit sei. Aber was wäre, wenn wir die Geschichte falsch gelesen haben? Was wäre, wenn der Mann, der die berühmte Gleichung schrieb, die die Bewegung von Quantenwellen beschreibt, eigentlich der größte Fan des „Würfelspiel-Universums“ war? Diese Frage ist wichtig, weil sie unser Verständnis der Wissenschaftsgeschichte verändert und uns dazu zwingt, zu fragen: Ist das Universum wirklich zufällig, oder haben wir die Hinweise einfach nur hundert Jahre lang übersehen?

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Der missverstandene Rebell

Lange Zeit haben Geschichtsbücher Erwin Schrödinger als einen grimmigen alten Wächter gezeichnet, einen „Reaktionär“, der die alten Wege nicht loslassen wollte. Zusammen mit anderen großen Namen wie Einstein wird er oft mit den Wissenschaftlern gruppiert, die gegen die revolutionäre Idee kämpften, dass die Natur fundamental zufällig ist. Die Geschichte besagt, dass Schrödinger verzweifelt versuchte zu beweisen, dass das Universum immer noch eine glatte, vorhersehbare Maschine ist, genau wie die Uhrwerksmodelle der Vergangenheit.

Doch dieses neue Paper legt nahe, dass diese berühmte Geschichte ein wenig missverstanden wurde. Die Autoren Flavio Del Santo und Nicolas Gisin argumentieren, dass Schrödinger nicht gegen den Zufall kämpfte; er war eigentlich einer seiner frühesten und radikalsten Verfechter. Während seine berühmte Gleichung (die beschreibt, wie Teilchen als Wellen sich bewegen) sehr glatt und vorhersehbar aussieht, argumentierte der eigentliche Schrödinger einen Großteil seines Lebens lang, dass das Universum in Wahrheit ein chaotisches, statistisches Durcheinander ist. Er versuchte nicht, den Determinismus zu retten; er versuchte, der Welt zu sagen, dass der Determinismus von vornherein nie real war.

Die drei Argumente für das Chaos

Das Paper vertieft sich in Schrödingers alte Essays, insbesondere in einen mit dem Titel „Indeterminismus in der Physik“, um aufzuzeigen, dass er drei kluge Gründe für den Glauben an den Zufall hatte, noch bevor die Quantenmechanik zum Standard wurde.

1. Die Lüge der „perfekten Präzision“
Zuerst griff Schrödinger die Idee an, dass wir jemals den Ausgangspunkt von etwas perfekt kennen können. In der alten „Uhrwerksansicht“ konnte man, wenn man die exakte Geschwindigkeit und Position eines Balls kannte, exakt vorhersagen, wo er landen würde. Schrödinger argumentierte, dass dies nur ein mathematischer Trick, ein „Artifizium“, sei. Er wies darauf hin, dass die Annahme, man könne die Geschwindigkeit mit unendlicher Präzision messen, unmöglich ist. In der Realität führen selbst in der klassischen Physik (der Physik der alltäglichen Dinge) identische Ausgangsbedingungen nicht zu identischen Ergebnissen; sie führen nur zu denselben Statistiken oder Mustern. Es ist wie der Versuch, den exakten Pfad eines fallenden Blattes in einem Sturm vorherzusagen; selbst wenn man glaubt, den Wind perfekt zu kennen, bedeuten die winzigen, unmessbaren Wackelbewegungen, dass das Ergebnis immer eine kleine Überraschung bleibt.

2. Die kaputte Uhr und die Einbahnstraße
Zweitens betrachtete er, wie sich Dinge über die Zeit verändern. Die alte Sichtweise besagte, dass die Natur strengen, umkehrbaren Gesetzen folgt (wenn man einen Film eines Planeten in entgegengesetzter Richtung abspielen würde, ergäbe er immer noch Sinn). Schrödinger argumentierte, dass die Natur tatsächlich voller „Diskontinuität“ und „Irreversibilität“ ist. Er nannte den Glauben an strikte Gesetze ein „philosophisches Vorurteil“ oder einen „alten Brauch“, den Wissenschaftler einfach nicht loslassen wollten. Stattdessen schlug er vor, dass die Naturgesetze eher wie ein „Glücksspiel“ sind. Er wies darauf hin, dass die meisten Dinge in der Natur Einbahnstraßen sind (wie ein zerbrechendes Ei; es zerbricht nie wieder zusammen), was darauf hindeutet, dass das Universum keinem strengen, vorgeschriebenen Skript folgt, sondern bei jedem Schritt die Würfel wirft.

3. Das Limit der endlichen Information
Schließlich brachte Schrödinger ein verblüffendes Argument über Information vor. Er deutete an, dass die Natur aus einer endlichen Anzahl von „Ja-oder-Nein“-Antworten bestehen könnte, ähnlich wie eine Kette von 0en und 1en (Bits an Information). Er argumentierte, dass die Natur eine unendliche Menge an Information benötigen würde, wenn sie jedes einzelne Detail des Universums mit unendlicher Präzision beschreiben müsste, was unmöglich ist. Da die Natur ein Limit darauf hat, wie viel Information sie halten kann, kann sie unmöglich eine perfekt detaillierte, deterministische Maschine sein. Stattdessen muss sie ein wenig vage und zufällig sein. Dies war eine sehr weitsichtige Idee, die das moderne Konzept der „Informationstheorie“ Jahrzehnte vor deren offizieller Benennung vorwegnahm.

Die radikale Wahrheit

Das Paper kommt zu dem Schluss, dass Schrödingers Sichtweise tatsächlich viel radikaler war, als wir es wahrnehmen. Während moderne Wissenschaftler, die glauben, dass das Universum eine riesige, unveränderliche Welle ist (sogenannte „Everettianer“), seine Gleichung nutzen, um zu beweisen, dass alles deterministisch ist, könnte der echte Schrödinger über diese Idee nur mit den Augen gerollt haben. Er glaubte, dass die „indeterministische“ Natur der Physik schon lange vor der Entdeckung der Quantenmechanik offensichtlich war.

Die Autoren legen nahe, dass Schrödingers wahre Genialität darin bestand, zu erkennen, dass das Universum von vornherein nie eine Uhrwerkmaschine war. Er gehörte zu einer Gruppe von Wissenschaftlern in Wien, denen beigebracht wurde, dass „alles, was in der Natur geschieht, das Ergebnis zufälliger Ereignisse ist“. Das Paper argumentiert, dass wir Schrödinger seit einem Jahrhundert falsch lesen: Wir dachten, er sei der Bösewicht der Zufallsgeschichte, während er in Wahrheit einer ihrer lautesten Helden war. Er akzeptierte nicht nur das Ende des Determinismus; er versuchte uns zu sagen, dass der Determinismus schon immer ein Mythos war.