Hintergrundinformationen

Die “Baumhummer” von Neuguinea (Eurycantha, links) und der Lord Howe Insel (Dryococelus, rechts) weisen große Ähnlichkeit in Form und Verhalten auf, sind jedoch unabhängig voneinander entstanden.Fotos: Michael Whiting und Thomas Reischig

(pug) Die Evolution von Lebewesen kann offenbar unter ähnlichen Bedingungen zu gleichen Resultaten führen, auch wenn sie völlig unabhängig voneinander verläuft: So gehen zwei spezielle Formen flügelloser Insekten aus der Gruppe der Stab- und Gespenstschrecken, die als “Baumhummer” bezeichnet werden, nicht auf einen gemeinsamen Vorfahren zurück, obwohl sie sich in Gestalt und Verhalten verblüffend ähneln. Das hat der Evolutionsbiologe und Zoologe Dr. Sven Bradler von der Universität Göttingen zusammen mit neuseeländischen Kollegen in einer molekularbiologischen Studie zu den Verwandtschaftsverhältnissen nachgewiesen. Ihre Ergebnisse werden in den “Proceedings of the Royal Society B” veröffentlicht.
“Baumhummer” sind mit nur wenigen Dutzend Arten im Pazifik auf Papua-Neuguinea und Neukaledonien beheimatet. Ursprünglich waren sie auch auf der Lord Howe Insel östlich von Australien zu finden, bis nach der Strandung eines Dampfschiffes 1918 Ratten auf das Eiland gelangten und die einzigartige Tierwelt vernichteten. Der “Baumhummer” Dryococelus australis galt dort 1986 offiziell als ausgestorben, bis im Februar 2001 sensationell eine kleine Population wiederentdeckt wurde - nicht etwa auf Lord Howe, sondern auf einem kargen Felsen 23 Kilomter entfernt inmitten der Tasmanischen See. Bislang ist die Wissenschaft davon ausgegangen, dass die Verwandten dieses seltenen Insekts - der “Baumhummer” Eurycantha horrida - auf Neuguinea leben.

Die Forscher kommen jetzt zu einem anderen Ergebnis. Sie haben die verwandtschaftlichen Beziehungen von 79 Stab- und Gespenstschrecken mit Hilfe von DNA-Sequenzen untersucht. Nach ihrer Analyse gibt es keine Verbindungen zwischen den “Baumhummern” auf Lord Howe und Neuguinea, trotz großer Ähnlichkeit: Die Insekten sind flugunfähig, von gedrungener kräftiger Gestalt und verbergen sich tagsüber in bodennahen Hohlräumen. Die Männchen setzen ihre stark verdickten Hinterschenkel zur Verteidigung ein. Evolutiv sind sie aus grazilen, geflügelten Stabschrecken hervorgegangen. “Die Anpassung an einen vergleichbaren Lebensraum und der damit verbundene Selektionsdruck haben vermutlich zu dieser parallelen Entwicklung geführt”, erläutert Dr. Bradler. (Quelle: idw; Originalveröffentlichung:
T. R. Buckley, D. Attanayake, S. Bradler: Extreme convergence in stick insect evolution: phylogenetic placement of the Lord Howe Island tree lobster, Proc. R. Soc. B. doi:10.1098/rspb.2008.1552)

Kann die Quantenbiologie das Rätsel der Parallelentwicklung lösen?

Es ist mehr als unwahrscheinlich, daß ein Genom allein mittels zufällig erzeugter Mutationen, neue und funktionsfähige Mutanten hervorbringt. Dazu ist ein biologisches System zu komplex, als daß zufällige Prozesse innerhalb der auf der Erde zur Verfügung stehenden Zeit funktionsfähige Neuordnungen im Genom entstehen lassen können. Der Anpassungsdruck der Umwelt, den Dr. Bradler als Erklärung anführt, käme gar nicht zum Zug, wenn keine funktionsfähigen Mutationen in angemessener Zeit entstehen.
Eine Lösung kann möglicherweise die Quantenbiologie bieten. Diese neuere wissenschaftliche Disziplin untersucht die Auswirkungen quantenphysikalischer Prozesse auf lebende Zellen. Ihr Begründer, Friedrich Dessauer (* 19. Juli 1881; † 16. Februar 1963), forschte insbesondere an den Auswirkungen von Röntgenstrahlen auf Körperzellen. Die jüngsten Erkenntnisse in der Biologie deuten nun darauf hin, dass zwischen lebenden Zellen und ihrer Umgebung mehr Wechselwirkungen stattfinden, als nur die Einwirkung hochenergetischen Quanten auf die Moleküle und Gene der Zelle. Organismen scheinen in gleichem Maße mit ihrer Umgebung “verschränkt” zu sein, wie das von den entsprechenden Phänomenen der Quantenphysik her bekannt ist. Die Quantenverschränkung ist ein physikalisches Phänomen bei dem zwei Teilchen ein System bilden und auch über große räumliche Entfernung miteinander wechselwirken, ohne daß Information innerhalb der Raumzeit übertragen wird. Albert Einstein bezeichnete diese Art der Wechselwirkung als ’spukhafte Fernwirkung’.
Um die paralle Entwicklung der Baumhummer quantenbiologisch erklären zu können, bedarf es außerdem einer anderen Vorstellung vom Wesen der Realität als die derzeit vorherrschende. Der Mathematiker Klaus-Dieter Sedlacek sieht Bewusstsein als die Grundlage an von allem was existiert. Er hat in seinem Sachbuch: Unsterbliches Bewusstsein: Raumzeit-Phänomene, Beweise und Visionen aus bisher unerklärlichen Quantenphänomen und der Relativitätstheorie ein neues Gesicht der Wirklichkeit abgeleitet und einer Erklärung zugeführt. Evolution ist für ihn ein bewusster Prozeß, der durch Entscheidungen auf Quantenebene oder auch höherer Ebene in Gang gehalten wird. So darf man hoffen, dass demnächst eine neue Vorstellung vom Wesen der Realität mit der Quantenbiologie gemeinsam die Parallelentwicklung der Baumhummer zufriedenstellend erklären wird.

Supercomputer helfen, die Prozesse in Atomkernen und deren Masse zu verstehen. Die Kräfte zwischen drei Quarks im Nukleon, erklären den sichtbaren Anteil der Masse im Universum.Forschungszentrum Jülich / Seitenplan mit Material von NASA, ESA und AURA/Caltech)

Jülich, 21. November 2008 - Einem internationalen Forscherteam ist es erstmalig gelungen, die Masse der wichtigsten Bausteine der Materie - Protonen und Neutronen - auf theoretischem Weg zu berechnen. Das wichtigste Hilfsmittel der Physiker: der Supercomputer JUGENE am Forschungszentrum Jülich. Die aufwändigen Simulationen der Wissenschaftler bestätigen die Richtigkeit einer grundlegenden physikalischen Theorie, der Quantenchromodynamik. Die Ergebnisse wurden in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift “Science” veröffentlicht (21. Nov. 2008 Vol. 322, #5905).
Materie ist aus Atomen aufgebaut, Atome wiederum bestehen aus einem Kern aus Protonen und Neutronen, um den Elektronen kreisen. “Mehr als 99,9 Prozent der Masse der sichtbaren Materie stammt von den Protonen und Neutronen”, erläutert der gegenwärtig an der Bergischen Universität Wuppertal tätige ungarische Physiker Zoltan Fodor, der das Forschungsprojekt am Jülicher Supercomputer JUGENE geleitet hat. Diese Teilchen, von den Physikern unter dem Begriff “Nukleonen” zusammengefasst, sind aus jeweils drei Quarks aufgebaut.
Die Masse der drei Quarks ergibt zusammengerechnet jedoch nur etwa fünf Prozent der Masse eines Kernbausteins — woher also haben die Nukleonen ihre Masse? Die Antwort auf diese Frage findet sich in der berühmten Formel E = m × c2 von Albert Einstein: Energie und Masse sind zueinander äquivalent, und 95 Prozent der Nukleonenmasse haben ihren Ursprung in der Bewegungsenergie der Quarks und zwischen ihnen ausgetauschter Teilchen.
Solche Berechnungen sind jedoch ungeheuer kompliziert. Dank des Supercomputers JUGENE am Forschungszentrum Jülich konnten Fodor und seine Kollegen nun diese Hürde überwinden. 180 Billionen Rechenoperationen kann JUGENE in jeder Sekunde durchführen, damit ist er der schnellste Computer Europas. Als Ergebnis erhielten die Wissenschaftler schließlich Werte für die Massen der Nukleonen, die genau mit den in Experimenten gemessenen Werten übereinstimmen. “Damit haben wir gezeigt, dass die Quantenchromodynamik tatsächlich eine korrekte Beschreibung der starken Wechselwirkung ist”, freut sich Fodor.
“Der Ursprung des überwiegenden Teils der Masse der sichtbaren Materie ist dadurch also geklärt”, erklärt der Forscher weiter. Doch damit sind nicht alle Rätsel gelöst. - Quelle: idw

Kommentar:
Der Erfolg der naturwissenschaflichen Methode hat sich wieder auf imponierende Weise gezeigt. Aber Physik allein  kann nicht die Welt erklären, meint Prof. Harald Lesch in der 100. Sendung von Alpha Centauri (BR). Für die Erklärung der Welt bedarf es deshalb der Hinzuziehung weiter Disziplinen wie im kürzlich erschienenen Sachbuch Unsterbliches Bewusstsein: Raumzeit-Phänomene, Beweise und Visionen geschehen. Dort kann man nun eine beeindruckende Erklärung der Welt finden.

Video: Kann die Physik die Welt erklären?

Quantenzufall und die ’spukhafte Fernwirkung’ zwischen zwei quantenmechanisch verschränkten Teilchen kann nicht durch Wechselwirkungen innerhalb von Raum und Zeit (der Raumzeit) erklärt werden. Aber welche Erklärung gibt es dann?

Physiker, die im Weltbild der klassischen Physik des 19. Jahrhunderts verhaftet sind, gehen davon aus, dass sich die Welt ähnlich einem Uhrwerk verhält, nämlich deterministisch und im Prinzip berechenbar. Dies wird an einem Beispiel deutlich: Der Fall eines Würfels aus der Spielesammlung kann nach der klassischen Physik genau vorausgesagt werden, wenn die Randbedingungen bekannt sind, wenn man also weiß, aus welcher Höhe gewürfelt wird, wie genau der Würfel die Hand verlässt oder wie groß die Luftreibung ist usw. Weil allerdings die Rechnungen sehr kompliziert werden können und auch nicht immer alle Randbedingungen bekannt sind, kann man die Vorausberechnung in der Praxis dann doch nicht durchführen. Zufall entsteht hier nur deshalb, weil nicht alle Informationen bekannt sind, die zur Berechnung notwendig wären.

Im Gegensatz zu der deterministischen Variante des Zufalls stehen die Phänomene der Quantenphysik, deren Erklärung zu einer jahrzehntelangen Diskussion zwischen den Quantenphysikern führte. Werden beispielsweise einzelne Photonen (Lichtteilchen) durch einen Strahlteiler geschickt bei dem Sie zwischen zwei Wegen wählen können, dann kann die Entscheidung der Photonen für einen der beiden Wege nicht mehr mithilfe einer mathematischen Rechenvorschrift oder irgendeinem physikalischen Prinzip vorhergesehen werden. Die Entscheidung der Photonen für einen der beiden Wege wird von den Physikern als ‘Quantenzufall’ oder auch ‘Objektiven Zufall’ bezeichnet. Was ist das für eine Wirklichkeit, die objektiven, reinen Zufall, eben den Quantenzufall hervorbringt?

Alain Aspect wies bereits 1982 empirisch nach, dass eine momentane, praktisch zeitlose Wechselwirkung zwischen zwei verschränkten Photonen existiert. Verschränkung ist ein quantenmechanisches Phänomen, bei dem zwei Teilchen ein System bilden und über die räumliche Entfernung miteinander wechselwirken, auch wenn die Entfernung Milliarden Kilometer beträgt. Albert Einstein nannte das Phänomen ’spukhafte Fernwirkung’. Er bewies, dass alle Verbindungen und Wechselwirkungen innerhalb der Raumzeit durch Signale übertragen werden, die Zeit benötigen. Die Wechselwirkung, die eine momentane, praktisch zeitlose Verbindung erfordert, kann nicht innerhalb der Raumzeit stattfinden, solange die Einsteinsche Relativitätstheorie gültig ist.

Der fundamentale Prozess der Natur, der sich im Quantenzufall und in der Verschränkung manifestiert, muss deshalb außerhalb der Raumzeit stattfinden. Aber was existiert außerhalb der Raumzeit? Es bleibt kaum etwas anderes übrig als eine transzendente Wirklichkeit anzunehmen, in der die Raumzeit eingebettet ist. Diese transzendente Wirklichkeit hat nichts mit ähnlich klingenden Begriffen aus der Religion, Esoterik oder Philosophie zu tun. Es ist eine physikalische Wirklichkeit, denn in ihr finden offensichtlich Wechselwirkungen statt, die sich in quantenphysikalischen Experimenten manifestieren. Die Eigenschaften solch einer transzendenten Wirklichkeit hat der Mathematiker Klaus-Dieter Sedlacek in dem kürzlich erschienenen Buch mit dem Titel »Unsterbliches Bewusstsein: Raumzeit-Phänomene, Beweise und Visionen« beschrieben. Dieses ist auch für Nichtphysiker leicht verständlich. So beweisen letztendlich der Quantenzufall und die Existenz der ’spukhaften Fernwirkung’, dass es eine transzendente Wirklichkeit geben muss. - Manfred Sommerfeld

Video: Das Problem der Realität oder die Rolle des bewussten Beobachters in der Quantenphysik am Doppelspalt-Experiment aufgezeigt.

Ist das Jenseits das große Internet der Wirklichkeit? Folgt der Dualismus von Körper und Seele den Regeln der Wellenmechanik? Einige renommierte Wissenschaftler vertreten die These, dass seit dem Urknall ein universeller Quantencode existiert.

Zu diesen Avantgarde-Forschern gehört unter anderem Professor Dr. Hans-Peter Dürr, ehemaliger Leiter des Max-Planck-Instituts für Physik in München. Dürr vertritt heute die Auffassung, dass der Dualismus kleinster Teilchen nicht auf die subatomare Welt beschränkt, sondern vielmehr allgegenwärtig ist. Mit anderen Worten: Der Dualismus zwischen Körper und Seele ist für ihn ebenso real wie „Welle-Korpuskel-Dualismus” kleinster Teilchen. Seiner Auffassung nach existiert ein universeller Quantencode, in der die gesamte lebende und tote Materie eingebunden ist. Dieser Quantencode soll sich über den gesamten Kosmos erstrecken.

Konsequenterweise glaubt Dürr - auch aus rein physikalischen Erwägungen - an eine Existenz nach dem Tode. In einem Interview erläuterte er dies wie folgt: „Was wir Diesseits nennen, ist im Grunde die Schlacke, die Materie, also das was greifbar ist. Das Jenseits ist alles Übrige, die umfassende Wirklichkeit, das viel Größere. Das, worin das Diesseits eingebettet ist. Insofern ist auch unser gegenwärtiges Leben bereits vom Jenseits umfangen. Wenn ich mir also vorstelle, dass ich während meines diesseitigen Lebens nicht nur meine eigene kleine Festplatte beschrieben habe, sondern auch immer etwas in diesem geistigen Quantenfeld abgespeichert habe, gewissermaßen im großen Internet der Wirklichkeit, dann geht dies ja mit meinem körperlichen Tod nicht verloren. In jedem Gespräch, das ich mit Menschen führe, werde ich zugleich Teil eines geistigen Ganzen. In dem Maße, wie ich immer auch ein Du war, bin ich, wie alles andere auch, unsterblich.”

Auch Dr. Christian Hellweg ist von dem Quantenzustand des Geistes überzeugt. Der Wissenschaftler hat sich nach dem Abschluss seines Physik- und Medizinstudiums am Max-Planck-Institut in Göttingen jahrelang mit der wissenschaftlichen Erforschung der Hirnfunktionen beschäftigt. Es gelang ihm, zu zeigen, dass Informationen im ZNS auch phasenkodiert sein können. In den letzten Jahren widmete er sich dem Studium des Leib-Seele-Problems und der Erforschung von Phantomwahrnehmungen und Halluzinationen. Sein besonderes Interesse gilt dem Tinnitus, einer Phantomwahrnehmung des Hörsinns, auf deren Therapie er sich spezialisiert hat. Seine These bringt er wie folgt auf den Punkt:

„Unsere Gedanken, unser Wille, Bewusstsein und Empfindungen weisen Eigenschaften auf, die als Merkmale des Geistigen bezeichnet werden können. Geistiges lässt keine direkte Wechselwirkung mit den bekannten naturwissenschaftlichen Grundkräften - wie Gravitation, elektromagnetischen Kräften etc. - erkennen. Auf der anderen Seite aber entsprechen diese Eigenschaften des Geistigen haargenau denjenigen Charakteristika, die die äußerst rätselhaften und wunderlichen Erscheinungen der Quantenwelt auszeichnen. Mit der Quantenwelt ist hier derjenige Bereich unserer Welt gemeint, der noch nicht faktisch geworden ist, also der Bereich der Möglichkeiten, der Bereich der Unbestimmtheiten, wo wir zwar »wissen, dass«, aber nicht genau »wissen, wann und wo«. Aus den Zusammenhängen der klassischen Physik ergibt sich mit zwingender Notwendigkeit, dass es diesen Bereich tatsächlich geben muss.”

In ein ähnliches Horn stößt der berühmte Physiker und Nobelpreisträger John A. Wheeler: „Viele Physiker hofften, dass die Welt in gewissem Sinne doch klassisch sei - jedenfalls frei von Kuriositäten wie großen Objekten an zwei Orten zugleich. Doch solche Hoffnungen wurden durch eine Serie neuer Experimente zunichte gemacht.”

Mittlerweile gibt es bereits universitäre Forschungsteams, die sich mit der Interaktion von Bewusstsein und Materie beschäftigen. Zu den führenden Forschern auf diesem Gebiet gehört der Physiker Professor Robert Jahn von der Princeton University in New Jersey. Er kommt zu dem Schluss, dass wenn zwischen menschlichem Bewusstsein und der physikalischen Umgebung in beide Richtungen Wirkungen und Informationen ausgetauscht werden, man eine Resonanz oder „molekulare Bindungsmöglichkeit” auch für das Bewusstsein annehmen muss. Fazit: Dem Bewusstsein müssten demnach ebenso die bekannten Quanten-Eigenschaften zugesprochen werden. Seiner Meinung nach macht es keinen Sinn mehr, Begriffe wie Information oder Resonanz entweder der physischen Umwelt oder dem Bewusstsein zuzuordnen oder physische von geistigen Wirkungen abzugrenzen.
In ganz ähnlicher Weise hat sich bereits der Quantenphysiker David Bohm, ein Schüler und Freund von Albert Einstein, geäußert. Sein Resümee: „Die Ergebnisse der modernen Naturwissenschaften ergeben nur noch einen Sinn, wenn wir eine innere, einheitliche, transzendente Wirklichkeit annehmen, die allen äußeren Daten und Fakten zugrunde liegt. Das Bewusstsein der Menschheit ganz in der Tiefe ist eins”.

Auch der Kernphysiker und Molekularbiologe Jeremy Hayward von der Cambridge University macht aus seiner Überzeugung keinen Hehl: „Manche durchaus noch der wissenschaftlichen Hauptströmung angehörende Wissenschaftler scheuen sich nicht mehr, offen zu sagen, dass Bewusstsein/Gewahrsein neben Raum, Zeit, Materie und Energie eines der Grundelemente der Welt sein könnte - möglicherweise ist es sogar grundlegender als Raum und Zeit. Es war vielleicht ein Fehler, den Geist aus der Natur zu verbannen”. Es wird sogar in Frage gestellt, dass Materie überhaupt ein Grundelement des Universums ist. Der ungarische Physiker und Musiker Ervin László ist zumindest davon überzeugt, dass „ein nichtmaterielles Energiemeer den kosmischen Raum erfüllt”. Quelle: Rolf Froböse, Die geheime Physik des Zufalls: Quantenphänomene und Schicksal - Kann die Quantenphysik paranormale Phänomene erklären?. Edition BoD, 2. aktualisierte Auflage, Herausgegeben von Vito von Eichborn, Norderstedt, 2008.

Informationen zu den Wechselwirkungen zwischen Bewusstsein und Materie gibt es im Buch Unsterbliches Bewusstsein: Raumzeit-Phänomene, Beweise und Visionen. Es deckt den Zusammenhang zwischen der Quantenwelt und dem Bewusstsein auf. Es gibt naturwissenschaftliche Antworten auf die Grundfragen unseres Seins. Neben der physikalischen Theorie vom Jenseits wird das wahre Gesicht der Wirklichkeit beschrieben. Unter anderem wird gezeigt, dass Bewusstsein der fundamentale Baustein von allem ist, was existiert.

Video: P.M. - Das Dunkle Geheimnis im All: Schwarze Löcher

Schwarze Löcher - das müssen nicht unbedingt alles verschlingende, gigantisch schwere astronomische Objekte sein. Theoretisch könnte es auch “mini black holes” im Labor geben, die genau das Gegenteil der astronomisch gemessenen Giganten darstellen. Das folgt aus Arbeiten der Gruppe von Prof. Dr. Horst Stöcker und Prof. Dr. Marcus Bleicher am Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS) und am Institut für Theoretische Physik.

Für die theoretische Physik wäre die Entdeckung der sehr leichten Schwarzen Löcher von großer Bedeutung. Bisher ist es nicht gelungen, die beiden erfolgreichsten Theorien des 20. Jahrhunderts - die Quantentheorie und die Relativitätstheorie - in Einklang zu bringen. Für gewöhnlich ist das nicht störend, denn quantentheoretische Effekte machen sich im Mikrokosmos bemerkbar, während die allgemeine Relativitätstheorie bei der Beschreibung großer Massen im Makrokosmos der Sterne und Planetensysteme relevant ist. Zur Beschreibung Schwarzer Löcher, in denen sich große Massen auf engstem Raum zusammendrängen, braucht man jedoch eine Synthese beider Theorien. Die Physik Schwarzer Löcher im Quantenbereich ist somit der Schlüssel zum Verständnis des neuen Weltbilds der Elementarteilchenphysik für die Experimente am CERN.

Sollte es die vorhergesagten Mini Schwarzen Löcher geben, hat Prof. Horst Stöcker sich bereits ihre mögliche Anwendung als “Relikt-Konverter” zur Energiegewinnung nach Einsteins berühmter Formel E=mc2 bereits patentieren lassen. Das heißt, falls die Erzeugung von stabilen Relikten [postulierter stabiler Endzustand eines schwarzen Lochs] am LHC gelingt, könnte der gesamte Energieverbrauch der Erde (zirka 1021 Joule) mit nur zehn Tonnen willkürlichen Materials in diesen Konvertern erzeugt werden! (Quelle: idw)

Experiment zur Zeitdehnung. Farbstofflaser (orange) mit Pumplaser (grün) Foto: Sascha Reinhardt, Sergei Karpuk, Christian Novotny, Guido Saathoff

(idw). Die Zeitdehnung ist einer der faszinierendsten Aspekte der speziellen Relativitätstheorie Einsteins, weil er die Vorstellung einer absolut gültigen Zeit abschafft: Uhren in bewegtem Zustand ticken langsamer. Im Experiment konnte die Zeitdehnung zum ersten Mal von Ives und Stilwell 1938 mithilfe des Dopplereffekts beobachtet werden. Physikern der Johannes Gutenberg-Universität Mainz ist es nun gelungen, die Zeitdehnung mit bisher nicht erreichter Genauigkeit zu messen. Die Wissenschaftler verwenden dazu einen Ansatz, der die Speicherung und Kühlung von Lithium-Ionen und die Messung ihrer optischen Frequenzen mit einem Frequenzkamm verbindet. “Die Erforschung der Zeitdehnung ist nicht nur für die Grundlagenphysik von Bedeutung, sondern hat für die satellitengestützte Positionsbestimmung mit GPS und viele andere Anwendungen in der Kommunikationstechnologie eine ganz praktische Funktion”, erklärt Univ.-Prof. Dr. Gerhard Huber von der Universität Mainz dazu. Die Arbeit, die in Kooperation mit Wissenschaftlern aus Heidelberg, Garching und Winnipeg entstanden ist, wurde vom Wissenschaftsmagazin Nature Physics online veröffentlicht.

Seit ihrer Einführung 1905 bildet die spezielle Relativitätstheorie Albert Einsteins die Grundlage für alle Beschreibungen physikalischer Vorgänge. Ein wesentliches Prinzip dieser Theorie besagt, dass die Lichtgeschwindigkeit immer konstant bleibt, unabhängig davon, ob sich ein Beobachter mit eigener Geschwindigkeit bewegt oder nicht. Allerdings ist die Zeit in diesem Konzept nun nicht mehr konstant, sondern in einem bewegten System wie beispielsweise einer Rakete im Weltall verlangsamt. Diese Zeitdilatation oder Zeitdehnung wurde 1938 erstmals gemessen und mit einer Genauigkeit von einem Prozent bestimmt. Die jetzt von Nature Physics publizierte Arbeit ist gegenüber dieser ersten Messung 100.000 Mal genauer. “Das ist eine spektakuläre Genauigkeit, die allerdings auch notwendig ist, wenn wir die Grundlagen der Physik, also das Standardmodell testen wollen”, so Prof. Gerhard Huber.

“Innerhalb einer Messgenauigkeit von 1 zu 10 Millionen konnte am TSR Speicherring in Heidelberg die spezielle Relativitätstheorie bestätigt werden”, fasst Prof. Huber zusammen. Die Messung reiht sich damit in die Serie der Überprüfung des sogenannten Standardmodells der Physik ein, das die Elementarteilchen und die zwischen ihnen wirkenden Kräfte beschreibt, und die auch den Test der Lorentz-Invarianz, also der Gültigkeit der speziellen Relativität, einschließt.

Warum Zeit nur eine Illusion ist und was in Wirklichkeit dahinter steckt, wird im Sachbuch “Unsterbliches Bewusstsein” ISBN 978-3-8370-4351-8 von Klaus-Dieter Sedlacek erklärt.

Haben Sie schon mal von Nichtlokalität gehört? Nein? Eine Hilfe: es handelt sich nicht um eine geschlossene Kneipe oder eine untergegangene Insel. Vielmehr wurde der Begriff 1964 von dem Quantenphysiker John Bell geprägt. Die Nichtlokalität besagt, dass das, was an einer Stelle geschieht, schneller als mit Lichtgeschwindigkeit Einfluss auf die Geschehnisse an einem anderen Ort haben kann. Aus Einsteins Relativitätstheorie würde man im Gegensatz dazu erwarten, dass sich Einflüsse höchstens mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. “Tatsächlich gilt die kosmische Geschwindigkeitsbegrenzung zwar für Reisende und für die Übertragung von Botschaften, nicht aber für die gegenseitige Beeinflussung von Zufallsgrößen”, sagt Dr. Roderich Tumulka vom Mathematischen Institut der Universität Tübingen. “Wenn ich an meinem Schreibtisch eine Zahl aufschreibe, die ich mir gerade ausgedacht habe, könnte ich diese selbst mit Lichtgeschwindigkeit erst in einer Sekunde zum Mond vermitteln, bis zu dem Stern Sirius würde es sogar zehn Jahre dauern. Die Zufallsgrößen der Quantenmechanik sind dagegen nichtlokal, und das war Bells große Entdeckung.” Danach können Vorgänge in Tübingen schneller als mit einer Lichtreise die Vorgänge auf Sirius beeinflussen. “Die Nichtlokalität in der Quantenmechanik ist einer der Hauptgründe, warum sie sich bisher nicht mit der Relativitätstheorie zusammenbringen ließ”, sagt Tumulka. Der 34-jährige Mathematiker hat es sich zur Aufgabe gemacht, die beiden miteinander zu versöhnen. Er forscht im Grenzbereich von Mathematik und theoretischer Physik.

Motiviert zu diesem abstrakten Arbeitsgebiet hat Roderich Tumulka der Wunsch, die Quantenmechanik richtig zu verstehen. Das hat ihn schon als Studenten gereizt. “In der Mathematik und Physik gibt es viele schwierige Dinge. Aber etliche davon kann man verstehen, wenn man einen mathematisch-physikalischen Hintergrund hat und sich einen Monat lang richtig in das Problem hineinkniet.” Die Quantenmechanik sei da ein anderes Kaliber. “Sie zu verstehen ist ein Forschungsgebiet”, meint Tumulka.
Die Quantenmechanik handelt vom Verhalten der Elektronen, der Photonen oder Lichtteilchen und der übrigen Elementarteilchen, aus denen Atome bestehen. “Allerdings lässt sie einige Fragen bis heute unbeantwortet: Sie stellt zwar Formeln bereit, mit denen sich für jedes Experiment der Quantenphysik die möglichen Resultate und ihre Wahrscheinlichkeiten berechnen lassen und die heute zum Pensum jedes Physikstudenten zählen. Doch offen bleibt dabei, wie es zu diesen Resultaten kommt, und rätselhaft, was sich bei Quantenphänomenen in Wirklichkeit abspielt”, erläutert Tumulka. Dies zu klären sei der Zweck der mathematischen Modelle, die er und seine Fachkollegen entwickeln und die “Quantentheorien ohne Beobachter” genannt werden. “Die Väter der Quantenmechanik glaubten, eine Erklärung der Wahrscheinlichkeiten durch objektive Naturvorgänge sei unmöglich. Doch das war ein Irrtum. Seit einigen Jahren setzt sich langsam die Erkenntnis durch, dass zum Beispiel die Bohmsche Mechanik gerade so eine Erklärung liefert.” Diese Theorie sei bereits 1952 von dem amerikanischen Physiker David Bohm (1917 - 1993) vorgeschlagen worden. “Ihr zufolge bewegen sich die Teilchen entlang von Bahnen, die durch ein Bewegungsgesetz anhand der Wellenfunktion festgelegt sind”, sagt Tumulka. “Bohm hat die Quantenmechanik entmystifiziert. Die Bohmsche Mechanik löst ihre Paradoxien und Rätsel auf. Sie hat nur ein Problem: Wir wissen nicht, wie sie mit der Relativitätstheorie vereinbart werden kann. Wenn Bohm Recht hat mit seiner Theorie, muss man vermutlich die Relativitätstheorie etwas abändern.”

Ein zweites Modell ist die GRW-Theorie, benannt nach den Forschern Ghirardi, Rimini und Weber, die sie 1986 erfanden. “Diese Theorie führt Gleichungen für den spontanen Kollaps der Wellenfunktion ein”, sagt Tumulka. Bei diesem Modell gelang dem Forscher die ersehnte relativistische Erweiterung. Als entscheidenden Bestandteil hat er die so genannte Blitz-Ontologie, von John Bell 1987 erfunden, in seinem Modell aufgegriffen. Ihr zufolge bewegen sich die Materieteilchen nicht in Bahnen, sondern sie existieren immer nur für einen Augenblick, blitzen sozusagen kurz auf, und verschwinden dann wieder. “Wenn man in einem Diagramm Raum und Zeit darstellt, entspricht die Teilchenbewegung in der Bohmschen Mechanik wie in der klassischen Mechanik einer Kurve. In der Blitz-Ontologie dagegen gibt es im Raum-Zeit-Diagramm nur Einzelpunkte, und ein gewöhnlicher Gegenstand würde aus Billionen dieser Punkte seine Gestalt erhalten”, erklärt Tumulka. Außerhalb des Blitzgewitters der Materiepunkte herrsche ein Vakuum. Die Blitzmuster sind zufällig. “Ich habe Gleichungen für die Wahrscheinlichkeiten beschrieben, wo die nächsten Blitze stattfinden, wenn die vorherigen bekannt sind”, sagt Tumulka. Er konnte so eine relativistische Variante des GRW-Modells formulieren, die zugleich nichtlokal ist, weil die Blitze an verschiedenen Orten miteinander auf nichtlokale Weise korreliert sind. “Das ist die erste voll relativistische Quantentheorie ohne Beobachter”, so Tumulka.

Alle Probleme, die zwischen Quantenmechanik und Relativitätstheorie stehen, sind damit noch nicht gelöst. Roderich Tumulka sieht zwei Möglichkeiten, wie der Knoten bei weiteren Forschungen aufgehen könnte: “Die GRW-Theorie sagt Abweichungen von der Quantenmechanik voraus, die allerdings so gering sind, dass sie bisher nicht in Experimenten überprüft werden konnten. Falls sie eines Tages bestätigt wird, ist die Quantenmechanik nicht ganz korrekt. Falls sie hingegen im Experiment widerlegt wird, bestätigt das die Bohmsche Mechanik, und dann müssen wir unser Verständnis der Relativitätstheorie korrigieren.”

Eine völlig neue Sichtweise, die sowohl Quantenmechanik wie Relativitätstheorie vereinigt, indem es beide Theorien auf eine gemeinsame dritte Ursache zurückführt, findet sich in dem neu erschienenen Sachbuch des Mathematikers Klaus-Dieter Sedlacek. Der Titel lautet: “Unsterbliches Bewusstsein” , ISBN 978-3-8370-4351-8.

Video: Die Einsteinsche Relativitätstheorie einfach erklärt.

(prcenter.de) „Der Weltraum, unendliche Weiten, wir befinden uns in einer fernen Zukunft…”. Wenn der Commander das Raumschiffs via „Wharp-Antrieb” mit zigfacher Lichtgeschwindigkeit durch die Galaxis gleiten lässt, dürfte Albert Einstein nicht mit an Bord sein, da er sonst die Notbremse ziehen würde. Denn gemäß den Gesetzen seiner Relativitätstheorie setzt die Lichtgeschwindigkeit mit knapp 300.000 Kilometern pro Sekunde dem interstellaren Reise- und Kommunikationsverkehr enge Grenzen.

Stimmt das wirklich? Ein Physikerteam aus Genf unter der Leitung von Professor Nicolas Gisin könnte Einsteins Dogma erstmals in Wanken bringen - zumindest was den Kommunikationsverkehr betrifft. In einem ausgeklügelten Experiment haben Gisin und seine Teamkollegen erstmals versucht, die Geschwindigkeit des Informationsaustausches zweier miteinander verschränkter Teilchen zu messen. Hierzu verbanden die Wissenschaftler in den östlich und westlich von Genf gelegenen Ortschaften Satigny und Jussy zwei Stationen über 17.5 km lange Glasfaserkabel mit dem Genfer Labor. Dann schickten sie von Genf aus Photonen an die Endstationen, wo so genannte Interferometer als Messstationen platziert waren.

Verschränkte Teilchen gehören bisher zu dem Bizarrsten, was die moderne Physik zu offerieren hat: Ändert ein Teilchen seinen Zustand, so erfolgt diese Änderung wie durch Geisterhand spontan auch bei dem anderen. Diese Verschränkung bleibt sogar dann erhalten, wenn der Zeitpunkt der Wechselwirkung weit in der Vergangenheit liegt und die zwei Teilsysteme inzwischen über große Distanzen getrennt sind. Dabei ist es völlig egal, ob die Entfernung zwischen zwei Teilchen A und B beispielsweise 100 Meter, 1000 Kilometer oder gar Lichtjahre beträgt.

Eine 24-stündige Messung der Genfer Forscher sorgte für eine perfekte Sensation. So waren die an den unterschiedlichen Endpunkten angelangten Teilchen stets miteinander verschränkt. Im weiteren Verlauf des Versuchs ermittelten die Forscher, mit welcher Geschwindigkeit der Informationstransfer der miteinander verschränkten Teilchen erfolgt. In einer komplizierten Berechnung, die auch die Messgenauigkeit der Detektoren mit einschloss, kamen sie zu dem Ergebnis, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit der spukhaften Fernwirkung mindestens 100.000mal größer sein muss als die Lichtgeschwindigkeit.

Demnach scheint sich die Theorie zu bestätigen, dass die „wahre” Ausbreitung der Information unendlich schnell - also simultan erfolgt. Das wäre in der Tat eine Verletzung der Relativitätstheorie. Bisher hatten sich die Physiker mit dem Argument „aus der Patsche” geholfen, dass zwischen verschränkten Systemen keine Simultanübertragung von Information stattfinde. Die Genfer Ergebnisse scheinen dies zu widerlegen.

In der Fachwelt schlug die Neuigkeit bereits wie eine Bombe ein. In einem in „Nature News” veröffentlichten Beitrag mit der Überschrift „Physicists spooked by faster-than-light information transfer”
http://www.nature.com/news/2008/080813/full/news.2008.1038.html
räumt Forscher Gisin ein, dass er von dem überraschenden Ergebnis des Versuches regelrecht verwirrt sei. „Gegenwärtig haben wir noch keine plausible Erklärung für das Phänomen”, sagt er. Vielmehr hoffe er, dass das Experiment theoretische Physiker ermutigen werde, sich mit dem Phänomen der spukhaften Fernwirkung wesentlich intensiver als bisher auseinanderzusetzen.

Kommentar eines Quantenphysikers: „Da steckt noch der Affe in uns”

Tief beeindruckt zeigte sich bereits der englische Quantenphysiker Terence Graham Rudolph vom Londoner Imperial College. Die Nachricht aus Genf kommentierte er wie folgt: „Das Ergebnis zeigt, dass in der Quantenmechanik das in unserer Vorstellungskraft herrschende Raum-Zeit-Gefüge überschritten wird.” Wir Menschen seien es gewohnt, in einer Welt zu leben, die von einem dreidimensionalen Raum und einer eindimensionalen Zeit beherrscht werde. Diesem Weltbild würden wir eine übertriebene Bedeutung beimessen. Rudolph im Klartext: „Da steckt noch der Affe in uns.”

Mit anderen Worten: Die Konsequenzen des Versuches könnten die Fugen unseres Weltbildes nicht minder dramatisch erschüttern, wie zur Zeit der kopernikanischen Wende. So wird bereits darüber spekuliert, dass das Verschränkungsprinzip der Quantenphysik eine Pionierbrücke zwischen der Wissenschaft und der Spiritualität schlagen könnte. Die damit verbundenen Phänomene und Konsequenzen hat der Autor bereits in seinem jetzt erschienenen Buch „Die geheime Physik des Zufalls. Quantenphänomene und Schicksal - Kann die Quantenphysik paranormale Phänomene erklären?”. Edition BoD, 2. aktualisierte Auflage, Norderstedt, Juli 2008. Herausgegeben von Vito von Eichborn.” beschrieben.

Kommentar:
Eine plausible Erklärung für die Ausbreitungsgeschwindigkeit der spukhaften Fernwirkung findet sich im neu erschienenen Sachbuch “Unsterbliches Bewusstsein” ISBN 978-3-8370-4351-8 von Klaus-Dieter Sedlacek. Dort wird ein metrikfreies Vakuum für die Übertragung der Information beschrieben. Im metrikfreien Vakuum gibt es praktisch keine Entfernungen. Die Informationsübertragung kann deshalb simultan, scheinbar mit unendlicher Geschwindigkeit geschehen.