Das Doppelspalt Experiment

Wenn eine Farbkanone Farbkugeln auf einen Doppelspalt abfeuert ergibt sich auf dem Schirm hinter dem Doppelspalt ein charakteristisches Bild. Die Farbkugeln gehen entweder durch Spalt 1 oder Spalt 2 oder prallen auf den Schirm. Die Farbkugeln die durch einen der beiden Spalte geflogen sind, fliegen auch nach dem durchqueren geradlinig weiter bis sie auf den Schirm treffen. Dort färben sie den Schirm in 2 Streifen die sich unmittelbar hinter den Spalten befindet. Die Farbkugeln sind hierbei natürlich nur Beispielteilchen und der selbe Effekt würde sich auch bei allen anderen Teilchen finden, vorrausgesetz sie sind gross genug. Bei Teilchen kleiner als eine gewisse Größe kommen quantenphysikalische Effekte zum Tragen die das Ergebnis verändern.

Wiederholt man nun dieses Doppelspalt Experiment mit Wasser anstatt mit Farbkugeln zeigt sich ein ganz anderes Bild. Eine Wellenmaschine erzeugt Wasserwellen. Treffen diese auf den Doppelspalt bildet sich in jedem der beiden Spalten jeweils eine neue Welle. Zum Verständnis dieses Vorgangs mus das Huygens Prinzip herangezogen werden welches besagt: Jeder Punkt einer Welle kann als Ausgangspunkt einer neuen Wellen angesehen werden. Diese beiden neu entstandenen Wellen überlagern sich hinter dem Doppelspalt und bilden ein charakteristisches Überlagerungsmuster auch Interferenzmuster genannt.

1802 führte nun Thomas Young eben genau dieses Doppelspalt Experiment mit Licht durch, um zu klären ob Licht denn nun aus Teilchen besteht oder ob es sich wie eine Welle verhält. Dieses Experiment setzt vorraus, dass die Spalte klein genug sind und nicht zu weit von einander entfernt sind. Zudem darf das Licht nur eine Wellenlänge beinhalten, was nichts anderes bedeutet um es umgangsprachlich auszudrücken als, dass das Licht nur eine Farbe haben darf.  Und was war nun auf dem Schirm zu sehen wenn man das Licht auf die Reise durch den Doppelspalt schickt?

Genau! Dasselbe Interferenzmuster, dass man zuvor auch schon bei den Wasserwellen beobachten konnte. Das Rätsel schien ein für alle Mal gelöst.  Bis die Quantenmechanik, die ganze Problematik in einem neuem Licht beleuchtete.  Man war auf die Idee gekommen Elektronen durch einen Doppelspalt zu schicken und siehe da: Ihre Eintreffpunkte am Schirm bildeten ebenfalls ein Interferenzmuster! Doch was ist denn nun überhaupt noch Materie und was Welle? Kann nicht alles durch Wellen beschrieben werden. Das Ganze nachm immer verrücktere Formen und immer ausgeklügeltere Experimente mit dem Doppelspalt wurden ersonnen und durchgeführt. Das wohl überaschendste Ergebniss lieferte ein Doppelspalt-Experiment bei dem ganz schwaches Licht auf den Doppelspalt geschickt wurde. Max Plank hatte zuvor herausgefunden, das Energie immer nur in gewissen Portionen existiert, die immer ein Vielfaches von “h” der so genannten Plankschen Konstante darstellen. Und da Licht ja auch eine Form von Energie ist wurde die Stärke dessen so weit reduzierte, dass angenommen werden konnte, dass theoretisch nur eine Licht Portion auf den Doppelspalt zufliegt. Eine solche Licht Potion wird übrigens als Photon bezeichnet und seine Energie berechnet sich wie folgt : E=h+c/λ. E steht für Energie, h ist wie zuvor angesprochen die Planksche Konstante, c die Lichtgeschwindigkeit und “λ” ( gesprochen Lamda)  die Wellenlänge des Lichts. Fliegt nun ein solches, einzelnes Photon auf einen Doppelspalt zu zeigt sich am Schirm erneut einen Interferenzmuster. Nimmt man nun an, dass es sich bei einem solchen Photon um ein einzelnes Lichtteilchen handelt so ist diese Beobachtung kaum zu erklären. Das Photon müsste gleichzeitig durch beide Spalte geflogen sein und mit sich selbst reagiert haben um ein solches Muster zu erzeugen. Bei Wasserwellen zum Beispiel kommt ein solches Muster nur zu Stande wenn sich zwei Wellen überlagern. Allerdings ist das noch lange nicht alles.

Montiert man nun vor diesen Doppelspalt einen Detektor der aufzeichnet durch welchen der beiden Spalte das Photon geflogen ist kommt es zu einem nahezu unglaublichen Ergebnis. Nun nämlich zeigt sich nicht länger ein Interferenzmuster am Schirm, sondern dasselbe Muster, dass zuvor bei den Farbkugeln zu sehen war. Das Paradox ist komplett.

Die Photonen scheinen zu wissen ob sie beobachtet werden oder nicht und verhalten sich je nachdem, ob sie beobachtet werden oder nicht wie eine Welle oder wie ein Teilchen. Auch wenn nun natürlich viele diese Veränderung auf die Wechselwirkung des Detektors mit den Photonen schieben wollen, stellte sich diese Annahme im Laufe der Zeit schlicht und ergreifend als falsch heraus.

Durch eben dieses Doppelspaltsexperiment entstand der Mythos vom Teilchen-Welle Dualismus, der allerdings als Blödsinn gebrandmarkt werden muss. Der Teilchen-Welle Dualismus besagte, das sich Licht je nach Situation entweder wie eine Welle oder wie ein Teilchen verhält.Will man die Quantenphysik verstehen muss man akzeptieren, dass Licht oder besser gesagt Photonen etwas völlig Neues sind: Quantenobjekte. Sie reagieren auf Beobachter als hätten sie ein Eigenleben und es ist verständlich das uns diese Welt der kleinsten Teilchen so seltsam erscheint, ist ins doch genauso viele Größenordnungen wie die Sterne am Himmel von uns entfernt.