100 Jahre Quantentheorie

Schon in wenigen Jahren werden alle fundamentalen physikalischen Konstanten annähernd bestimmt worden sein, und ... die einzige Beschäftigung, die dann den Wissenschaftlern bleibt, wird sein, diese Messungen eine Dezimalstelle weiter zu treiben." Während wir ins 21. Jahrhundert eintreten und stolz die Bilanz vergangener Errungenschaften ziehen, mag diese Stimmung vertraut klingen. Doch das Zitat stammt aus James Clerk Maxwells Antrittsvorlesung an der Universität Cambridge im Jahre 1871 und drückt die damals vorherrschende Meinung aus – die Maxwell übrigens nicht teilte. Drei Jahrzehnte später, am 14. Dezember 1900, trug Max Planck seine Formel für das Strahlungsspektrum schwarzer Körper vor und läutete damit die Revolution der Quantentheorie ein.

Dieser Artikel lässt die ersten hundert Jahre Quantenphysik Revue passieren und berücksichtigt dabei besonders ihre mysteriöse Seite und die anhaltende Debatte über ihre breit gefächerten Konsequenzen – von Quantencomputern bis zum menschlichen Bewusstsein, von Paralleluniversen bis zum Wesen der physikalischen Wirklichkeit. Dabei übergehen wir die erstaunliche Bandbreite der wissenschaftlich-technischen Anwendungen: Heutzutage beruht schätzungsweise ein Drittel des Bruttoinlandsprodukts der USA auf Erfindungen, die durch die Quantenphysik ermöglicht wurden – vom Halbleiter im Computerchip über Laser im CD-Player bis zur Kernspintomographie im Krankenhaus und vielem mehr.

1871 hatten die Naturforscher gute Gründe für ihren Optimismus. Klassische Mechanik und Elektrodynamik trieben die industrielle Revolution voran, und anscheinend vermochten ihre Grundgleichungen alle physikalischen Systeme zu beschreiben. Nur ein paar lästige Details trübten das Bild. Zum Beispiel passte keine Formel auf das gesamte Strahlungsspektrum eines glühend heißen Objekts. Tatsächlich wurde die k