Techniklexikon

Kopenhagener Interpretation

Bezeichnung für die vor allem auf Niels Bohr zurückgehenden Versuche, den Formalismus, d.h. den mathematischen Kalkül, die neuartigen physikalischen Konzepte und die oft als paradox empfundenen Eigenschaften quantenmechanischer Systeme philosophisch zu interpretieren. Diese Deutung, Interpretation oder Sinngebung des Formalismus der Quantenmechanik, welche auch bezeichnenderweise die orthodoxe Interpretation der Quantenmechanik genannt wird, war lange die am häufigsten akzeptierte, um nicht zu sagen dominante, Auslegung des Formalismus und der Quantenphänomene. Kritisch anzumerken ist aber, dass dieses Akzeptieren vielfach nur den Charakter eines Verweises oder eines einfachen Bekenntnisses hatte und noch hat, um sich einer interpretierenden Auseinandersetzung mit den durch die Quantentheorie auftretenden grundsätzlichen Fragen zu entziehen.

Als Phänomen der Wissenschaftsgeschichte ist dies besonders interessant, weil es keine kanonische Darstellung dieser Deutung insgesamt gibt. Es handelt sich um eine Zusammenfassung von Annahmen und Positionen, die ausserdem oft mit grundsätzlichen philosophischen Diskussionen durchmischt sind. Man entzieht sich einer umfassenden Definition dessen, was die Kopenhagener Deutung umfasst, meistens dadurch, dass man auf die Gesamtheit der Schriften von Niels Bohr oder auch Werner Heisenberg verweist. Als Standardreferenz für den Inhalt der Kopenhagener Deutung wurden häufig die Schlusskapitel 22 und 23 im Lehrbuch der Quantenmechanik von David J. Bohm (1951) zitiert. Zwanzig Jahre später versuchte Stapp (1972), den Inhalt dieser Deutung zu kanonisieren und zu präzisieren.

Als Hauptvertreter können neben Bohr und Heisenberg vor allem Max Born, Wolfgang Pauli, Paul A. M. Dirac, Pascual Jordan, Leon Rosenfeld und Carl Friedrich von Weizsäcker genannt werden. Bereits in der Frühphase der Entwicklung der Quantenmechanik setzten sich vor allem Albert Einstein, Erwin Schrödinger und Louis de Broglie äusserst kritisch mit den Interpretationen der »Kopenhagener Schule« auseinander.

Folgende wesentliche Charakteristika der Kopenhagener Deutung lassen sich festhalten:

1. Die Notwendigkeit klassischer Begriffsbildungen und der Trennung von Mikroskopischem und Makroskopischem. Auch die Quantentheorie ruht auf dem Fundament der klassischen Physik, insbesondere durch die klassische Beschreibung des Messapparats und seiner Resultate.

2. Eine typische Ganzheitlichkeit oder Individualität der Quantenphänome, welche in der klassischen Physik nicht auftritt (bestes Beispiel: Doppelspalt-Experiment). Die auftretenden Dilemmata oder Paradoxien in der Beschreibung von Quantenphänomenen mit klassischen Begriffen (im Beispiel also der Welle-Teilchen-Dualismus) werden durch die Bornsche Wahrscheinlichkeitsinterpretation der Wellenfunktion y gelöst.

3. Das Korrespondenzprinzip.

4. Komplementarität als krönendes Konzept der Kopenhagener Deutung. Im Begriff der Komplementarität zwischen Phänomenen oder Beschreibungen spiegelt sich die erwähnte Ganzheitlichkeit oder Individualität. Komplementäre Beschreibungen, z.B. zwischen der kausalen und der raumzeitlichen Beschreibung oder zwischen dem Teilchen- und dem Wellenbild, schliessen sich gleichzeitig aus oder widersprechen sich, gehören aber zur Erkenntnis desselben Objekts oder Phänomens unbedingt zusammen.

5. Die Heisenbergsche Unschärferelation, die Ausdruck der Komplementarität ist und eine »binäre Beziehung« zwischen komplementären Grössen ist und durch ihre Verknüpfung über das Plancksche Wirkungsquantum h den quantenhaften Charakter des betrachteten Phänomens abbildet.

Der Unterschied zu Theorien der klassischen Physik äussert sich also in zwei Merkmalen: Die Quantenmechanik ist danach a) nicht beobachtungsfrei und b) nicht wahrscheinlichkeitsfrei. Dies bedeutet erstens, dass der Rolle des Beobachters in der Quantenmechanik eine herausgehobene Bedeutung zukommt. Das liegt daran, dass im Rahmen der Kopenhagener Deutung die Wechselwirkung zwischen Objekt und Apparat weder ignoriert oder zum verschwinden gebracht, noch explizit untersucht werden kann. In diesem Sinne gibt es keine Unabhängigkeit des untersuchten Objekts vom Beobachter. Zweitens bedeutet dies, dass die Wahrscheinlichkeiten primärer Natur sind, d.h. nicht etwa nur Ausdruck einer Unkenntnis des Systemzustandes: Die Zustands-Wellenfunktion y beschreibt ein Objekt in der vollständigst möglichen Form und liefert nur Wahrscheinlichkeitsaussagen über den möglichen Ausgang von Messungen.

Die Kopenhagener Deutung bildete lange einen natürlichen Ausgangspunkt aller alternativ entwickelten Interpretationen der Quantenmechanik, zum einen auf Grund der historischen Entwicklung (siehe dazu Cushing (1994), der von der "Hegemonie" der Kopenhagener Deutung spricht), zum anderen, weil viele Alternativentwürfe Antworten und Entgegnungen zu Problemen dieser Interpretation bilden (Bohr-Einstein-Dialog). (Quantenmechanik und ihre Interpretationen)
Literatur:
D. Bohm: Quantum Theory, London 1951.
J.T. Cushing: Quantum Mechanics. Historical Contingency and the Copenhagen Hegemony, Chicago 1994.
H.J. Folse: The Philosophy of Niels Bohr. The Framework of Complementarity, Amsterdam 1985.
H.P. Stapp: The Copenhagen Interpretation, American Journal of Physics 40 (1972) 1098.