Spitzenphysiker diskutieren am Geburtsort der Quantenmechanik über die Zukunft der Quanten

Das Jahr 2025 wurde von den Vereinten Nationen zum „Internationalen Jahr der Quantenwissenschaft und -technologie“ erklärt, da sich in diesem Jahr die Geburt der Quantenmechanik zum 100. Mal jährt. Im Juni 1925 schlug Heisenberg auf der deutschen Insel Helgoland die Matrizenmechanik vor und legte damit den Grundstein für die Entwicklung der Quantenmechanik. Einer legendären Geschichte zufolge wurde diese kleine Insel zum Geburtsort der Quantenmechanik, und eine der wichtigsten Feierlichkeiten des „Internationalen Jahres der Quantenwissenschaft und -technologie“ wird die hier stattfindende „Helgoland 2025-Konferenz“ sein. Eingeladene Wissenschaftler aus der theoretischen und angewandten Forschung diskutieren hier intensiv über die unbekannten Probleme der Quantenmechanik. In den letzten hundert Jahren hat die Entwicklung der Quantenmechanik weltweite Aufmerksamkeit erregt. Welche Wunder werden wir in den neuen hundert Jahren erleben?

Geschrieben von Robert P. Crease (Professor für Philosophie an der Stony Brook University)

Übersetzung | Schnee

Im Juni 1925 erfand Heisenberg auf der Insel Helgoland vor der Küste Deutschlands die Matrizenmechanik.丨Bildquelle: Wiki

An einem Junitag im Jahr 1925 kletterte ein erschöpfter 23-jähriger Mann, der an Allergien litt, um 3 Uhr morgens auf die Felsen einer kleinen Insel in der Nähe der deutschen Nordsee. Es handelte sich um Werner Heisenberg (1901–1976), damals ein wenig bekannter Postdoktorand der Physik. Er hatte lediglich mithilfe einfacher und unbekannter Mathematik ein Gerüst zusammengeschustert, aus dem sich bald das entwickelte, was wir heute als „Matrizenmechanik“ kennen. Wenn wir darauf bestehen, die Geburtsstunde der Quantenmechanik an einem bestimmten Ort und zu einer bestimmten Zeit zu verorten, dann ist es die Insel Helgoland im Juni 1925.

Aufgrund von Heisenbergs Arbeiten vor einem Jahrhundert erklärten die Vereinten Nationen das Jahr 2025 zum Internationalen Jahr der Quantenwissenschaft und -technologie. Dabei handelt es sich um eine weltweite Initiative zur Sensibilisierung der Öffentlichkeit für die Quantenwissenschaft und ihre Anwendungen. Das ganze Jahr über finden zahlreiche Veranstaltungen statt. Zu den wichtigsten Ereignissen für Physiker zählt ein Symposium vom 9. bis 14. Juni auf Helgoland, genau 100 Jahre nach der Entstehung der Quantenmechanik.

Die Konferenz mit dem Titel „Helgoland 2025“ soll an Heisenbergs Beiträge zur Matrizenmechanik erinnern, die die Organisatoren als „erste Formalisierung der Quantentheorie“ bezeichnen. Sie sagten, das Symposium werde „die Schnittstelle zwischen den Grundlagen der Quantenmechanik und ihren zunehmend vielfältigen Anwendungen in der realen Welt“ erforschen. Aber warum war Heisenbergs Arbeit so entscheidend für die Entwicklung der Quantenmechanik? Ist das wirklich so entscheidend, wie wir denken? Und stimmt die oft erzählte Geschichte von Helgoland?

Wie alles begann

Der Hintergrund von Heisenbergs Reise lässt sich auf die Arbeiten von Max Planck (1858–1947) aus dem Jahr 1900 zurückführen. Planck versuchte, eine Formel zu entwickeln, die erklären sollte, wie bestimmte Materialien in Abhängigkeit von ihrer Energie Licht absorbieren und emittieren. In einem, wie er es später nannte, „Akt der Notwendigkeit“ sah sich Planck gezwungen, das Konzept der „Quanten“ zu verwenden, was bedeutete, dass elektromagnetische Strahlung nicht kontinuierlich ist, sondern nur in diskreten Energiepaketen absorbiert und emittiert werden kann.

Im schönen Design der klassischen Physik erscheint das Konzept der Quantisierung wie ein Makel und seine Rolle scheint sehr begrenzt zu sein. Einige Physiker nannten es „hässlich“, „absurd“ oder sogar „abstoßend“; es handelt sich dabei lediglich um einen theoretischen Flicken, der sich früher oder später lösen wird. Doch die „Quantentheorie“ hat sich als unverzichtbar erwiesen und findet Eingang in immer mehr Zweige der Physik, unter anderem in die Struktur des Wasserstoffatoms, die Thermodynamik und die Festkörperphysik. Es ist wie ein lästiger Besucher, den Sie aus Ihrem Haus vertreiben möchten, was aber nicht gelingt. Schlimmer noch: Seine Präsenz scheint zuzunehmen. Ein Wissenschaftler meinte damals, die Quantenphysik sei ein „energetisches Baby“.

In den ersten 25 Jahren des 20. Jahrhunderts versuchten neben Planck auch andere Physiker, dieses Baby zu zähmen, etwa Wolfgang Pauli (1900–1958), Max Born (1882–1970), Niels Bohr (1885–1962) und Ralph Kronig (1904–1995). Allerdings führten ihre Bemühungen lediglich zu Regeln, die sich nur auf die Berechnung spezifischer Phänomene beziehen, alle auf der klassischen Theorie basieren und zusätzliche Bedingungen erfordern. Die „Quantentheorie“ ist wie eine Anleitung, wie man von Punkt A nach Punkt B gelangt. Was die Leute jedoch wirklich wollen, ist die „Quantenmechanik“ – eine Karte, die einen anhand eines einheitlichen Regelsatzes ans Ziel führt, ganz gleich, wo man startet.

Heisenberg war ein junger Kämpfer in diesem Kampf. Er wurde am 5. Dezember 1901 geboren – im Jahr nach Plancks revolutionären Entdeckungen. Heisenberg besaß eine Charaktereigenschaft, die man häufig bei Künstlern findet: ein attraktives Aussehen, herausragendes musikalisches Talent, eine schwache Gesundheit und schwere Allergien. Im Sommer 1923 hatte Heisenberg gerade seinen Doktortitel an der Universität München bei Arnold Sommerfeld (1868–1951) erhalten und begann seine Postdoc-Forschung an der Universität Göttingen bei Born.

Heisenberg galt als sensibel, gutaussehend und musikalisch begabt, aber auch als anfällig für Allergien. Bildnachweis: IanDagnall Computing/Alamy Stock Photo

Wie andere auch geriet Heisenberg in Schwierigkeiten, als er versuchte, einen mathematischen Rahmen für Frequenz, Amplitude, Umlaufbahn, Position und Impuls in Quantenphänomenen zu konstruieren. Vielleicht, so dachte er, liege das Problem darin, diese Phänomene in einer intuitiven Form zu beschreiben, die der Newtonschen Mechanik ähnelt. Daher beschloss er, sie nicht als klassische Eigenschaften mit bestimmten Werten zu betrachten, sondern vielmehr als Operatoren, die in rein mathematischer Hinsicht auf Funktionen einwirken. Zu dieser Zeit sei er auf ein „bedauerliches persönliches Problem“ gestoßen.

Reiseziel: Helgoland

Erschöpft durch einen schweren Heuschnupfenanfall bat Heisenberg Born um zweiwöchigen Urlaub und segelte nach Helgoland. Diese kleine Insel, etwa 50 Kilometer vom deutschen Festland entfernt, umfasst eine Fläche von weniger als 1 Quadratkilometer. Aufgrund seiner strategisch günstigen militärischen Lage hat Helgoland jedoch eine komplizierte Geschichte und wechselte mehrmals zwischen verschiedenen europäischen Mächten den Besitzer. Ab 1714 gehörte es zu Dänemark, wurde 1807 von Großbritannien besetzt und kam 1890 unter deutsche Kontrolle.

Während des Ersten Weltkriegs wandelte Deutschland Helgoland in einen Militärstützpunkt um und evakuierte alle Einwohner. Als Heisenberg eintraf, waren die Truppen schon lange weg und Helgoland erlangte seinen früheren Ruf als Zentrum der kommerziellen Fischerei und reizvolles Touristenziel zurück. Am wichtigsten für Heisenberg ist, dass an dem Ort eine kühle Brise weht und er weit entfernt von Allergenen ist.

Eine lange verloren geglaubte, wunderschöne Aussicht. Helgoland war ein beliebtes Touristenziel mit einer frischen, kühlen Meeresbrise, die Heisenbergs schweren Heuschnupfen linderte und es ihm ermöglichte, sich auf seine bahnbrechende Arbeit in der Quantenmechanik zu konzentrieren. Bildquelle: Aleksandra Tokarz

Am Samstag, dem 6. Juni 1925, landete Heisenberg hustend und niesend auf Helgoland, sein Gesicht war so geschwollen, dass seine Vermieterin daraus schloss, er sei gerade in eine Schlägerei verwickelt gewesen. Sie brachte Heisenberg in einem ruhigen Zimmer im zweiten Stock ihres Hotels unter, mit Blick auf das Meer und den Strand. Aber er hörte nicht auf zu arbeiten. „Was genau in den nächsten zehn Tagen auf dieser trostlosen, graslosen Insel geschah, war Gegenstand vieler Spekulationen und beträchtlicher Romantik“, schrieb der Historiker David Cassidy 1992 in seinem Buch „Uncertainty: The Life and Science of Werner Heisenberg“.

Jahrzehnte später erinnerte sich Heisenberg daran, dass er alles, was er gelernt hatte, überdacht hatte, und begann, Gleichungen über beobachtbare Größen (Frequenz und Amplitude) zu konstruieren, die er die „quantenmechanische Reihe“ nannte. Er entwarf einen groben mathematischen Rahmen, der jedoch so unhandlich und kompliziert war, dass er nicht einmal sicher war, ob er dem Energieerhaltungssatz entsprach – obwohl dies eindeutig der Fall sein musste. Eines Abends widmete sich Heisenberg dieser Frage.

„Ich war sehr aufgeregt, als ich die ersten paar Terme fand, die mit der Energieerhaltung vereinbar zu sein schienen“, schrieb er 1971 in seinem Buch „Physics and Beyond“. Aber er war immer noch so erschöpft, dass er anfing, in seinen mathematischen Ableitungen Fehler zu machen. „Die Berechnungen lagen mir deshalb erst um drei Uhr morgens vor.“ Das Werk schien noch immer unvollendet, doch seine Stimmung war von Angst und Sehnsucht erfüllt – es hatte ihm erfolgreich einen Einblick in eine völlig neue Welt gewährt, auch wenn diese nicht im Detail beschrieben worden war.

„Ich war zutiefst erstaunt“, fuhr Heisenberg fort. Ich hatte das Gefühl, unter der Oberfläche atomarer Phänomene in eine innere Welt voller Fremdartigkeit und Schönheit zu blicken. Der Gedanke, diese reichen mathematischen Strukturen, die mir die Natur so großzügig zur Verfügung gestellt hatte, nun erforschen zu müssen, trieb mich fast in den Wahnsinn. Ich war zu aufgeregt, um zu schlafen, und so ging ich bei Tagesanbruch zum südlichen Ende der Insel, wo eine Felswand ins Meer ragte, die ich schon so lange besteigen wollte. Nun kletterte ich sie ohne Schwierigkeiten hinauf und wartete auf den Sonnenaufgang.

Was ist auf Helgoland passiert?

Historiker stehen Heisenbergs Darstellung skeptisch gegenüber. In dem 2023 erschienenen Buch „Constructing Quantum Mechanics Volume Two: The Arch, 1923-1927“ argumentieren die Autoren Anthony Duncan und Michel Janssen, dass Heisenbergs „Fortschritte während seines Besuchs auf Helgoland im Juni 1925 nicht so groß waren, wie spätere Biografien vermuten ließen“. Sie glauben, dass Heisenberg sich möglicherweise „falsch an die Ergebnisse erinnerte, die vierzig Jahre zuvor auf Helgoland erzielt worden waren“, wie sie in „Physics and Beyond“ berichten.

Und was noch wichtiger ist: Wie Cassidy in „Uncertainty“ fragt: Wie konnte Heisenberg so überzeugt davon sein, dass seine Ergebnisse mit dem Energieerhaltungssatz vereinbar waren, wenn er nicht alle seine Nachschlagewerke dabei hatte (was offensichtlich nicht der Fall war)? Könnte es sein, dass Heisenberg die relevanten Daten vollständig auswendig gelernt hatte, wie Cassidy vermutete?

Ein anderer Historiker, Alexei Kojevnikov, bezweifelt sogar, dass Heisenberg hinsichtlich der Quelle seiner Inspiration völlig ehrlich war. In seinem 2020 erschienenen Buch „The Copenhagen Network: The Birth of Quantum Mechanics from a Postdoctoral Perspective“ argumentiert Kojevnikov, dass der Schlüssel zu Heisenbergs Kreativität darin lag, dem Einfluss mächtiger Mentoren wie Bohr, Born, Kronig, Pauli und Sommerfeld zu entkommen. „Um seine kühnsten intellektuellen Durchbrüche zu erzielen“, schreibt Kojevnikov, „musste Heisenberg vor der Autorität seiner akademischen Mentoren in einen vorübergehenden Zustand der Einsamkeit und Freiheit auf einer Insel in der Nordsee fliehen.“

Was auch immer auf der Insel geschah, eines ist klar, wie Cassidy in seinem Buch feststellt: „Heisenberg hatte einen Durchbruch erzielt.“ Zehn Tage nach seiner Ankunft verließ er Helgoland, kehrte nach Göttingen zurück und stellte rasch eine Abhandlung fertig, die im September 1925 in der Zeitschrift für Physik veröffentlicht wurde. In dem Artikel schrieb Heisenberg: „Es gibt keine Möglichkeit, die Zeitfunktion der Position des Elektrons im Raum mit beobachtbaren Mitteln zu bestimmen.“ Dann schlug er vor: „Es wäre klüger, alle Hoffnung aufzugeben, bisher nicht beobachtbare Größen wie die Position und die Umlaufzeit des Elektrons zu ermitteln.“

Aus heutiger Sicht erscheinen diese Bemerkungen Heisenbergs vielleicht nicht außergewöhnlich. Doch für diejenigen, die sich mit der Newtonschen Mechanik auskannten, waren seine Ideen nahezu unvorstellbar. Natürlich ist die Idee, die Beobachtbarkeit dieser Größen völlig aufzugeben, nicht ganz richtig. Unter bestimmten Voraussetzungen ist es sinnvoll, über ihre Beobachtungen zu sprechen. Aber sie verstanden Heisenbergs Ansatz.

Das Problem bestand darin, dass die „quantenmechanischen Beziehungen“ in seinem Schema „nichtkommutative“ Formeln erzeugten, eine störende Asymmetrie, die zweifellos ein falsches Merkmal einer physikalischen Theorie war. Heisenberg ging in seinem Artikel im Physics Magazine beinahe über diesen Punkt hinweg und reduzierte ihn auf nur einen Satz.

Born hingegen, der über tiefere mathematische Kenntnisse verfügte, erkannte, dass ihm diese mathematischen Formeln einigermaßen vertraut waren, und erkannte bald, dass Heisenbergs sogenannte „quantenmechanische Beziehungen“, die in seltsamen Tabellen ausgedrückt wurden, tatsächlich das waren, was Mathematiker als Matrizen bezeichnen. Heisenberg war mit diesem Namen für seine Arbeit nicht zufrieden und erwog, die sogenannte „quantenmechanische Reihe“ wiederzuverwenden.

Zum Glück hat er dies nicht getan, sonst wären die Grundlagen für die Konferenz „Helgoland 2025“ noch schwieriger zu beschreiben. Born war von der Verbindung mit der traditionellen Mathematik begeistert. Insbesondere stellte er fest, dass, wenn die Matrix des Impulses p und die Matrix der Position q in unterschiedlicher Reihenfolge multipliziert werden, die Differenz zwischen ihnen proportional zur Planck-Konstante h ist.

In seinem 1956 erschienenen Buch „Physics in My Generation“ schrieb Born: „Ich werde nie die Aufregung vergessen, die ich empfand, als es mir gelang, Heisenbergs Ideen zu Quantenbedingungen in der mysteriösen Gleichung pq-qp=h/2πi zusammenzufassen, die den Kern der neuen Mechanik bildete und aus der sich später die Unschärferelation ergab.“ Im Februar 1926 veröffentlichten Born, Heisenberg und Jordan eine bahnbrechende Arbeit, in der sie die Bedeutung dieser Gleichung klarstellten. Endlich verfügen die Physiker über eine „Karte“ des Quantenbereichs.

Fast vierzig Jahre später erinnerte sich Heisenberg in einem Interview mit dem Historiker Thomas Kuhn (1922–1996) an Paulis „äußerst enthusiastische“ Reaktion auf diese Entwicklung. „[Pauli] sagte sozusagen ‚Morgenröte einer Neuzeit‘“, sagte Heisenberg zu Kuhn. „Der Beginn einer neuen Ära.“ Doch nach dieser Erkenntnis lief nicht alles glatt. Einige Physiker waren von Heisenbergs neuer Mechanik unbeeindruckt, andere waren ausgesprochen skeptisch.

Heisenberg (rechts) erhielt 1932 den Nobelpreis für Physik für „die Schaffung der Quantenmechanik“. Zu den weiteren Preisträgern desselben Jahres zählten Paul Dirac (1902–1984) und Schrödinger. Abgebildet sind Schrödinger (links) und König Gustav V. von Schweden (Mitte) bei der Nobelpreisverleihung in Stockholm im Dezember 1933. Bildquelle: AIP Emilio Segrè Visual Archives

Dennoch tauchen immer wieder erfolgreiche Anwendungen auf. Pauli wandte die Gleichung auf die Lumineszenz von Wasserstoffatomen an und leitete die Balmer-Formel ab, eine empirische Regel, die seit Mitte der 1880er Jahre bekannt war. Dann entwickelte der österreichische Physiker Erwin Schrödinger (1887–1961) in einem der erstaunlichsten Zufälle der Wissenschaftsgeschichte eine vollständige Karte des Quantenbereichs, die auf einer bekannteren mathematischen Grundlage basierte: der Wellenmechanik. Der entscheidende Punkt ist, dass die Ergebnisse der Matrizenmechanik von Heisenberg und der Wellenmechanik von Schrödinger tatsächlich dieselben sind.

Dies hat noch weitreichendere Auswirkungen. In einem im September 1926 in Naturwissenschaften veröffentlichten Artikel schrieb Heisenberg, dass unsere „gewöhnlichen Intuitionen“ im subatomaren Bereich nicht mehr gelten. „Da Elektronen und Atome im Gegensatz zu den Objekten unseres alltäglichen Lebens keine physikalische Realität besitzen“, sagte er, „ist die Untersuchung der besonderen physikalischen Realität von Elektronen und Atomen Gegenstand der Quantenmechanik.“

Das Erschreckende daran ist, dass die Quantenmechanik die Realität selbst auf den Kopf stellt, weil die von ihr eingeführte Unsicherheit nicht nur mathematischer, sondern auch „ontologischer“ Natur ist – das heißt, sie betrifft grundlegende Eigenschaften des Universums. Anfang des folgenden Jahres leitete Heisenberg in Übereinstimmung mit Pauli die Gleichung ΔpΔq≥ћ/4π ab, das „Unschärfeprinzip“, das zum Standard der Quantenmechanik wurde. Allerdings bestehen die „neonatalen Komplikationen“ der Quantenmechanik weiterhin, und einige sind sogar noch komplizierter geworden.

Meetings zur Förderung der Kommunikation

Hundert Jahre nachdem Heisenberg die Insel Helgeland betrat, gibt die Quantenmechanik den Physikern immer noch Rätsel auf. „Ich denke, die meisten Menschen stimmen darin überein, dass wir immer noch Schwierigkeiten haben, selbst die grundlegendsten nichtrelativistischen Quantenmechaniken zu verstehen“, sagt Jack Harris, ein Quantenphysiker an der Yale University, der die Helgoland 2025-Konferenz gemeinsam mit Časlav Brukner, Steven Girvin und Florian Marquardt organisiert hat.

„Wir verstehen die Quantenwelt noch nicht vollständig“, fügte Igor Pikovsky vom Stevens Institute of Technology hinzu, der Gravitationsphänomene und Quantenoptik erforscht. „Wir wenden sie an, verallgemeinern sie, entwickeln die Quantenfeldtheorie und so weiter, aber es gibt noch viele Bereiche, die unbekannt sind.“ Er wies darauf hin, dass es zwischen Philosophen und Quantenphysikern hitzige Debatten über die Interpretation und die Grundlagen der Quantenmechanik gegeben habe, die Ergebnisse dieser Diskussionen jedoch unklar seien.

Helgoland 2025 hofft, dies alles zu ändern. Fortschritte in der experimentellen Technik haben es uns ermöglicht, neue Arten grundlegender Fragen zur Quantenmechanik zu stellen. „Sie haben die Möglichkeit, Quantenphysik auf einer völlig anderen Ebene zu studieren“, sagte Pikovsky. „Man kann makroskopische Quantensysteme wie Schrödingers Katze oder sehr große Quantensysteme zum Testen bauen. Man muss keine philosophischen Debatten darüber führen, ob es ein Messproblem oder die Grenze zwischen klassischer und Quantenphysik gibt – man kann diese Fragen experimentell untersuchen.“

Ein grundlegendes Phänomen im Rätsel der Quantenmechanik ist die Verschränkung, die es unmöglich macht, den Quantenzustand eines Systems unabhängig von den Zuständen anderer Systeme zu beschreiben. Dank der Einstein-Podolsky-Rosen-Arbeit (EPR), dem experimentellen Nachweis der Verschränkung durch Chien-Shiung Wu (1912-1997) und Irving Shaknov im Jahr 1949 und dem von John Bell (1928-1990) im Jahr 1964 vorgeschlagenen Theorem wissen Physiker, dass die Verschränkung in Systemen ein wichtiger Teil dessen ist, was die Quantenmechanik so merkwürdig macht.

Das Verständnis dieser Verschränkungsphänomene wiederum führte die Physiker zu der Erkenntnis, dass Information ein grundlegendes physikalisches Konzept in der Quantenmechanik ist. „Selbst ein einfaches physikalisches Quantensystem verhält sich auf eine Weise, die von den Informationen abhängt, die es in anderen Systemen speichert“, sagte Harris. „Dies ist der Ausgangspunkt nicht nur für ein tieferes Verständnis dessen, was uns die Quantenmechanik über die Natur der Welt sagt, sondern auch für ihre Anwendung.“

Der Fokus der Helgoland 2025 Konferenz liegt daher auf dem wechselseitigen Austausch zwischen den Grundlagen und Anwendungen der Quantenmechanik, was diese Veranstaltung zu einem einzigartigen Ereignis macht. Harris fügte hinzu: „Die Konferenz soll als Katalysator wirken. Manchen ist vielleicht nicht bewusst, dass es in anderen Bereichen Menschen gibt, die an ähnlichen Problemen arbeiten, und viele haben sich noch nie getroffen.“ Die Konferenz wird außerdem durch die Teilnahme von Studierenden und Posterpräsentationen, die ein breiteres Spektrum an Forschungsthemen abdecken, die disziplinäre Vielfalt weiter bereichern.

Die theoretische Physikerin Ana Maria Rey freut sich auf einen solchen Austausch. Sie ist Professorin an der University of Colorado Boulder und Forscherin am Joint Laboratory for Astrophysics (JILA). Sie erforscht Quantenphänomene, verbessert Atomuhren und fördert den Fortschritt des Quantencomputings. „Auf der Konferenz werden Leute sein, die sich mit Schwarzen Löchern beschäftigen, und ich kenne ihre Forschung, aber wir sind uns noch nie begegnet“, sagte sie. Sich hier zu treffen, sollte einfach sein: Die Insel ist sehr klein und nur eine kleine Gruppe von Menschen ist eingeladen, daran teilzunehmen.

Eine weitere Besonderheit der Helgoland-Konferenz besteht darin, dass die Teilnehmerzahl in der angewandten Forschung und in der theoretischen Forschung nahezu gleich groß ist. Doch das überrascht Magdalena Zych, eine Physikerin an der Universität Stockholm in Schweden, nicht. „Ich bevorzuge dieses Modell, weil ich meine akademische Karriere in Wien begonnen habe, wo sich die Forschungsgruppe von Anton Zeilinger der Verbindung von Theorie und Anwendung verschrieben hat“, sagt sie.

Zychs Gruppe hat kürzlich eine Möglichkeit entdeckt, das Unschärfeprinzip zu nutzen, um die semiklassischen Raum-Zeit-Trajektorien zusammengesetzter Teilchen besser zu verstehen. Die Forschung, die sie auf der Helgoland-Konferenz diskutieren möchte, basiert auf Heisenbergs Theorie in einem spezifischen Kontext und ist das Produkt spezifischer theoretischer Arbeit, hat jedoch eine allgemeinere Anwendbarkeit. „Dies spiegelt das Thema der Konferenz wider, das darin besteht, auf die Vergangenheit zurückzublicken und einen Blick in die Zukunft zu werfen und dabei ein breites Spektrum an Bereichen von der Theorie bis zur Anwendung abzudecken.“

Leider war es den Konferenzteilnehmern nicht möglich, Heisenbergs ehemaliges Zuhause oder andere Orte, die er möglicherweise besucht hat, zu besichtigen. Während des Zweiten Weltkriegs siedelte Deutschland die Einwohner Helgolands erneut um und machte die Insel zu einem Militärstützpunkt. Nach dem Krieg zündeten die Alliierten auf der Insel gelagerten Sprengstoff. Es handelte sich dabei um eine der größten konventionellen Explosionen der Geschichte. Anschließend wurde das zerstörte Haus seinen Bewohnern zurückgegeben.

Auch am südlichen Ende Helgolands ragen Felsen ins Meer. Auf einem dieser Felsen könnte Heisenberg frühmorgens hinaufgestiegen sein und Inspiration gefunden haben. Auch wenn seine Geschichte voller Mythen steckt, wurden die Teilnehmer der Helgoland 2025-Konferenz nicht gebeten, einen neuen Morgen einzuläuten. „Wir werden uns nicht in 300 Heisenbergs verwandeln und wandern gehen“, sagte Harris. „Wir werden sicher nicht voreinander weglaufen.“

Der Wissenschaftshistoriker Mario Biagioli schrieb einst einen Aufsatz mit dem Titel „Die Unsterblichkeit wissenschaftlicher Revolutionen“, in dem er betonte, wie willkürlich wichtige Entwicklungen in der Wissenschaft sind – unabhängig von ihrer Wirkung oder Dauer oder davon, ob sie zu einer bestimmten Zeit und an einem bestimmten Ort beginnen und enden, kann jede Generation von Wissenschaftlern aus den neuen Entdeckungen ihrer Vorgänger mehr lernen. Viele Menschen arbeiten daran, die grundlegenden Fragen anzugehen, die auf der Konferenz „Helgoland 2025“ diskutiert werden, und es wird sicherlich ein neuer Aufbruch anbrechen.

Hundert Jahre später ist die Quantenrevolution immer noch in vollem Gange.

Mit der Konferenz „Helgoland 2025“ steht vom 9. bis 14. Juni 2025 ein Großereignis der Quantenphysik bevor. Fünf Nobelpreisträger für Quantengrundlagen werden anwesend sein: David Wineland und Serge Haroche, der 2012 für die Messung und Manipulation einzelner Quantensysteme ausgezeichnet wurde; und Alain Aspect, John Clauser und Anton Zeilinger, die 2022 für ihre Arbeit in der Quanteninformationswissenschaft ausgezeichnet wurden.

Charles Bennett und Gilles Brassard, Pioniere der Quantenkryptographie, Quantenteleportation und anderer Anwendungen, werden ebenfalls anwesend sein. Ebenfalls anwesend ist Carlton Caves, ein Experte für Quantensensorik. Auch Branchenforscher planen ihre Teilnahme, darunter Krysta Svore, Vizepräsidentin der Quantenabteilung von Microsoft. Andere Teilnehmer kamen aus dem Schnittpunkt zwischen Grundlagenforschung und Anwendung. Einige Forscher konzentrierten sich auf die Schwerkraftforschung, vor allem auf die Phänomenologie der Quantengravitation, mit dem Ziel, experimentelle Anzeichen des Effekts zu finden. Andere arbeiten an neuen Methoden für Quantenuhren und Lichtsteuerung, etwa der Verwendung von gequetschtem Licht in LIGO zur Erkennung von Gravitationswellen.

Die Veranstaltung beginnt am 9. Juni in Hamburg mit einem Bankett und mehreren Vorträgen. Am nächsten Morgen fahren die Teilnehmer mit der Fähre zur Insel Helgoland, wo eine einwöchige Konferenz mit Vorträgen, Podiumsdiskussionen und Posterpräsentationen beginnt. Alle Präsentationen werden im Plenum abgehalten, während abends in Panels mit etwa einem halben Dutzend Teilnehmern größere Fragen diskutiert werden, die jedem Quantenphysiker bekannt sind, in Forschungsarbeiten jedoch selten behandelt werden. Was macht die Quantenmechanik beispielsweise mit so vielen Interpretationen kompatibel?

Wenn Sie vorhaben, teilzunehmen, fürchte ich, dass Ihre Chancen gering sind. Die Anmeldung endet im April 2024 und die Unterkünfte sind fast ausgebucht. Die Teilnehmer mussten sich Doppelzimmer teilen oder durften ihre eigene Ausrüstung mitbringen und am Strand campen.

Dieser Artikel basiert auf der Creative Commons-Lizenzvereinbarung (CC BY-NC), übersetzt aus Robert P. Crease, Rückkehr nach Helgoland: 100 Jahre Quantenmechanik.

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