Quantensprung

Immer wieder reden sehr viele Menschen stolz von einem Quantensprung oder schauen ganz beeindruckt, wenn sie davon hören. Es wird beispielsweise von technischen oder gesellschaftlichen Quantensprüngen gesprochen.

Aber …. was genau ist das denn nun, dieser berühmte Quantensprung?

Die Erklärung dazu ist nicht so ganz einfach. Das merkt man schon daran, weil man für die Antwort speziellen Naturwissenschaftlern zuhören sollte. Da wären beispielsweise Physiker, die sich mit Energiezuständen auf kleinstmöglicher Ebene gut auskennen. Die können diese Frage eigentlich ganz gut beantworten.

Und dann geht’s auch schon los! Denn wenn diese Physiker erst einmal anfangen zu erklären und sich schlimmstenfalls in einen Rausch reden, versteht man als fachfremder Otto-Normal-Kater ziemlich schnell echt überhaupt nix mehr. Aber ich denke, ich habe das Prinzip trotzdem im Groben begriffen. Und eines kann ich schon mal vorweg sagen: Ein Quantensprung ist nicht das, wofür ihn die meisten Menschen halten.

Ganz schön schlaue Gesellschaft

Entstanden ist diese ganze Geschichte durch den berühmten Physiker und Nobelpreisträger Max Planck. Nach ihm wurde sogar eine wichtige deutsche Gesellschaft benannt, welche auch international ein sehr hohes Ansehen hat. Ich rede hier von der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., die sich hauptsächlich mit Grundlagenforschung befasst. in der Hand dieser Gesellschaft liegen unter anderem die bekannten Max-Planck-Institute.

Das ist schon sehr cool! Ich stelle mir gerade vor, wie irgendwann etwas nach mir benannt wird. Vielleicht ein Kaufhaus? Wie wär’s mit „Arafats Mall“ oder „Arafats Building“ …. oder etwas bescheidener „Arafats Passage“?

Scherz beiseite, ich schweife ab. Zurück zum Thema.

Max Planck hatte die Quantenphysik entwickelt, die sich vereinfacht gesagt mit dem Verhalten und den Wechselwirkungen kleinster Teilchen auf atomarer Ebene befasst. Viele Menschen wissen, dass ein Atom aus einem Kern und einer bestimmten Anzahl Elektronen besteht, die recht flott um diesen Kern kreisen.

In diesem Zusammenhang sprach Planck unter anderem davon, dass diese Elektronen während ihrer rasanten Kreiserei Energie aufnehmen und wieder abgeben können und dabei von einer Umlaufbahn auf die nächste springen. Etwas anders ausgedrückt springen sie auf ein höheres Energieniveau. Und halt auch wieder zurück. Hin und her, den ganzen lieben Tag. Und zwar immer von einem Moment zum anderen. So schnell, dass dieser Moment zeitlich nicht erfassbar ist!

„Nicht springen“, sagte Mutter Natur zu ihren Kindern

Jetzt könnte man natürlich ganz entspannt „na und?!“ sagen. Das taten einige seiner Kollegen aber nicht. Stattdessen gab viele Diskussionen dazu, weil die Wissenschaft bis zu diesem Zeitpunkt seit einer gefühlten Ewigkeit die Theorie verfolgte, dass die Natur keine Sprünge macht („Natura non facit saltus.“). Der besonders genervte Kollege Erwin Schrödinger hatte wohl sogar wutentbrannt von „dieser verdammten Quantenspringerei“ gesprochen. Zu Herrn Schrödinger habe ich als Katze übrigens ein etwas gespanntes Verhältnis.

Mittlerweile tendieren die Diskussionen aber in andere Richtungen, da Quantensprünge experimentell weitestgehend nachgewiesen werden konnten. Nach dem derzeitigen Stand der Wissenschaft gibt es sie also tatsächlich. Allerdings ist ein solcher in ehemals Nullkommanix vollzogene Sprung in den Köpfen der Forscher zu einer Form der kontinuierlichen Zustandsveränderung geworden, die aber trotzdem verdammt fix abläuft. Vielleicht sollte man dabei einfach von einem Quasi-Quantensprung reden. Aber ich bin kein Physiker. Also halte ich mich da mal besser raus.

Probleme kann man niemals mit derselben Denkweise lösen, durch die sie entstanden sind.

Albert Einstein

Es gäbe da eigentlich noch einige weitere Dinge zu erklären, was hier aber zu weit führen würde. Entscheidend ist an dieser Stelle, dass wir bei einem Quantensprung von einer wirklich winzigen Veränderung auf atomarer Ebene reden. So unfassbar winzig, dass es noch winziger wohl nicht mehr wirklich geht, glaube ich.

Wenn man das also aus räumlicher Sicht sieht, ist ein Quantensprung die so ziemlich kleinstmögliche Bewegung, die man sich denken kann. Allerdings ist sie irre schnell. So schnell, dass man sie eigentlich so gut wie nicht messen kann. Wissenschaftler reden hier von sogenannten Attosekunden, einer unfassbar kurzen Zeiteinheit. Und das alles passiert in einem unfassbar kleinen Raum. Wir reden also von einer unfassbar kleinen Veränderung. Und der notwendige Energiebedarf für diesen Vorgang ist so unfassbar wenig, dass ein einziges Lichtteilchen dafür reicht. Alles klar?

Hinzu kommt, dass diese jeweilige Veränderung bei einem Quantensprung so dermaßen geringfügig ist, dass man sie nur sehr schwer beobachten kann, obwohl sie ständig irgendwo um uns herum passieren. Himmel, ist das alles seltsam!

Wenn du das jetzt mal alles zusammenfasst, dann merkst du, wie dieser Ausdruck langsam aber sicher an Kraft verliert. Es ist wohl offensichtlich, dass er für das, was er eigentlich aussagen und unterstreichen soll, völlig ungeeignet ist. Dazu kommt noch die Annahme, dass Quantensprünge in freier Wildbahn eher willkürlich erfolgen. Und ist erst mal einer erfolgt, wird er auch gleich wieder rückgängig gemacht. Am laufenden Band.

Wie mag wohl der Alltag eines Atoms aussehen?

In einem gewissen Maß liegt die Bedeutung eines Quantensprungs natürlich im Auge des Betrachters und ist eine Frage der Perspektive. Denn es könnte ja sein, dass damit der Vergleich zur damaligen Neuorientierung der Physik durch Max Planck gezogen wird. Das halte ich aber für sehr weit hergeholt. Vielleicht ist auch die blitzschnelle Zustandsveränderung des Atoms gemeint. Zwar mag das für ein Atom zum typischen und eher langweiligen Alltag gehören, aber trotzdem ist das für ein einzelnes Atom sicherlich von gewisser Bedeutung.

Ich befürchte aber, dass einige Menschen wohl eher einfach keine Ahnung von dem haben, was sie da gerade sagen.

Wie dem auch sei, ich würde mit diesem Wort eher vorsichtig sein, weil die meisten Menschen, die sich damit auskennen, eher schmunzeln, wenn jemand damit eine Art „revolutionäre Veränderung“ darstellen will.

Es gibt natürlich auch noch sehr viele offene Fragen in der Quantenphysik. Und bis zu deren Klärung werden noch unzählbar viele Elektronen um uns herum auf ihren Bahnen munter hin- und herspringen. Und wir werden es nicht mal merken.