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Albert Einstein, Boris Podolsky, Nathan Rosen: Kann die by Claus Kiefer

By Claus Kiefer

Originaltext und ausführlicher historischer Kommentar von Claus Kiefer

Die Arbeit von Einstein, Podolsky und Rosen (EPR) aus dem Jahr 1935 gehört zu den Klassikern der modernen Physik. In ihr wird zum ersten Mal die zentrale Eigenschaft der Quantentheorie thematisiert: die Verschränkung. Im allgemeinen sind Systeme in der Natur miteinander verschränkt, das heißt, sie besitzen nur einen gemeinsamen, nicht aufteilbaren, Zustand. Diese Tatsache ist für alle Merkwürdigkeiten verantwortlich, die gemeinhin mit der Quantentheorie in Verbindung gebracht werden, wozu die Gedankenexperimente mit Schrödingers Katze und Wigners Freund zählen. Die Verschränkung quantenmechanischer Systeme spielt eine zentrale Rolle bei Experimenten mit Atomen und Photonen (Nobelpreis 2012 für Haroche und Wineland) und der geplanten Konstruktion von Quantencomputern. Das Buch bringt die Originalarbeit von EPR in deutscher Übersetzung und einen ausführlichen Kommentarteil, der sowohl den historischen Kontext der Arbeit beleuchtet als auch auf alle Aspekte der Verschränkung eingeht. Es widmet sich insbesondere der Interpretation der Quantentheorie und deren Konsequenzen für ein grundlegendes Verständnis der Natur.

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Hier geht also wesentlich die Annahme der Separabilität ein, eine Annahme, die für Einstein von zentraler Bedeutung war. Ohne diese Annahme lassen sich die Motivation für die EPR-Arbeit und die sich daran anschließende Debatte nicht verstehen. So wird gerade Bohr die Annahme der Separabilität von Systemen, die in der Vergangenheit in Wechselwirkung standen, strikt ablehnen. Bevor wir uns der EPR-Arbeit von 1935 zuwenden, wollen wir die Vorgeschichte noch vervollständigen durch einen wichtigen Beitrag des Mathematikers John von Neumann.

In Ehrenfests Brief heißt es dazu (Howard 1990, S. 99): Es ist interessant sich deutlich zu machen, dass das Projectil, das da schon isoliert „für sich selber“ herumfliegt darauf vorbereitet sein muss sehr verschiedenen „nichtcommutativen“ Prophezeiungen zu genuegen, „ohne noch zu wissen“ welcher dieser Prophezeiungen man machen (und pruefen) wird. Der Photon-Kasten erfüllt genau diese Zwecke, wenn das Photon die Rolle des Projektils spielt. Den Größen A und B entsprechen dann die Rückkehrzeit des Photons und seine Energie oder Farbe (Frequenz).

So etwas wäre Bohr nie in den Sinn gekommen. Nach dessen Vorstellungen zur Komplementarität, die er insbesondere als Reaktion auf die EPR-Arbeit umformulierte, müssen Meßapparate immer durch klassische Größen beschrieben werden (vgl. Abschn. 2). Die Beschreibung der Apparate durch Quantenzustände liefert aber einen wichtigen Baustein für das Verständnis des klassischen Grenzfalls (Abschn. 4). Das zentrale Prinzip der Quantentheorie ist das Superpositionsprinzip (vgl. auch den Anhang). Danach kann man physikalische Zustände addieren (superponieren) und erhält wieder einen physikalischen Zustand.

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