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2025-07-18T15:48:45Z

Grundlagen und Gedankenexperiment

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'''Wigners Freund''' ist eine Erweiterung des Gedankenexperimentes „[[Schrödingers Katze]]“ durch [[Eugene Paul Wigner]] und bezieht sich auf das [[Quantenmechanische Messung|Messproblem]] der Quantenmechanik. Das Beispiel illustriert eine idealistische oder subjektivistische Interpretation der [[Quantenmechanik]] bzw. eine Folgespekulation zu einer solchen. Bei dem ursprünglichen „Wigners-Freund“-Gedankenexperiment werden keine [[Dekohärenz]]-Effekte berücksichtigt, weshalb die darauf aufbauende Argumentation von Wigner selbst in den 1970er Jahren verworfen wurde und in der ursprünglichen Form in dem heutigen wissenschaftlichen und philosophischen Diskurs als überholt gilt.<ref name="Schlosshauer2007">''„In fact, Wigner later abandoned his views on the special role of consciousness in quantum measurement once he became aware of Zeh's paper of 1970.“'' Zitat aus M. Schlosshauer: ''Decoherence and the Quantum-to-Classical Transition.'' Springer, 2007, ISBN 978-3-540-35773-5, S. 365.</ref><ref name="Freire">''Today, Wigner's conjecture about the role of the mind in the quantum measurement process is no longer part of physics, but rather part of the history of physics.'' aus: O. Freire: ''Orthodoxy and Heterodoxy in the Research on the Foundations of Quantum Physics: E. P. Wigner's Case.'' In: B. de Sousa Santos (Hrsg.): ''Cognitive justice in a global world: prudent knowledges for a decent life.'' Lexington Books, 2007, S. 221. {{arXiv|physics/0602028}}.</ref> Weiterentwickelte Varianten des Gedankenexperiments wurden allerdings auch veröffentlicht.<ref>{{Cite journal|last1=Proietti|first1=Massimiliano|last2=Pickston|first2=Alexander|last3=Graffitti|first3=Francesco|last4=Barrow|first4=Peter|last5=Kundys|first5=Dmytro|last6=Branciard|first6=Cyril|last7=Ringbauer|first7=Martin|last8=Fedrizzi|first8=Alessandro|date=2019-09-20|title=Experimental test of local observer independence|journal=Science Advances|language=en|volume=5|issue=9|pages=eaaw9832|arxiv=1902.05080|bibcode=2019SciA....5.9832P|doi=10.1126/sciadv.aaw9832|issn=2375-2548|pmc=6754223|pmid=31555731}}</ref><ref name="NAT-20200817"/>

== Grundlagen und Gedankenexperiment ==

Die Axiome der Quantenmechanik postulieren in gängigen Fassungen, dass sich quantenmechanische Systeme bis zum Zeitpunkt einer Messung (in den allermeisten Fällen) in einem sogenannten [[Superposition (Physik)|Superpositionszustand]] befinden. Sobald wir messen, „sehen“ wir jedoch keinen unscharfen „überlagerten“ Wert, sondern einen exakten diskreten Zustandswert. Dies zu erklären ist eine der wichtigsten Herausforderungen für [[Interpretationen der Quantenmechanik]] und wird auch als ''quantenmechanisches Messproblem'' bezeichnet. Verschiedene übliche Behandlungsweisen identifizieren nun den Zeitpunkt der ''Messung'' mit dem Zeitpunkt, zu welchem das System aus einem „[[Quantenverschränkung|verschränkten]]“ Superpositionszustand in einen „reduzierten“ eindeutigen [[Quantenmechanischer Zustand|Zustand]] übergeht.

Eine etwas andere Auffassung soll ''Wigners Gedankenexperiment'' veranschaulichen. Angenommen, nicht nur eine Katze, sondern auch ein Beobachter (Wigners Freund) befindet sich in einer Anlage, die per Quantenexperiment den Tod der Katze auslöst oder dies nicht tut.<ref>Wie Wigner selbst das Experiment schildert, geht es um ein Photon, das auf das Auge von Wigners Freund trifft. Weil das eine Verkomplizierung von Schrödingers Katze darstellt und es mit ihr aber illustrativer wird, wird Letztere oft mit in das Labor von Wigners Freund gesteckt.</ref> Spätestens, sobald ein externer Beobachter (Wigner) von ihm das Messergebnis erfährt, gibt es eine eindeutige Beschreibung des gemessenen Systemzustands – so viel scheint unstrittig. Unklar ist aber, ob die Reduktion schon zuvor eintrat – nämlich als Wigners Freund sie (bewusst) sah. Würde sich an Stelle von Wigners Freund nämlich ein materielles Gerät befinden, wäre nach manchen Interpretationen der Quantenmechanik dessen Zustand ''verschränkt'' mit jenem der Katze und des (quantenmechanischen) Auslösers vor deren Tod. Ein solches Gerät wäre also selbst Teil eines verschränkten Superpositionszustands. Aus Sicht des zweiten Beobachters findet die Reduktion aber erst später statt. Da beide Beobachter gleichartig sind, ist dies paradox.

== Weiterentwicklung des Experiments ==
Im Jahr 2020 veröffentlichten Forscher eine Deutung und Auswertung eines Experimentes, das die Eigenschaften der Experimente „[[Schrödingers Katze]]“ und „Wigners Freund“ in Beziehung setzt und kombiniert.<ref name="NAT-20200817">{{cite journal |author=Kok-Wei Bong et al. |title=A strong no-go theorem on the Wigner's friend paradox |url=https://www.nature.com/articles/s41567-020-0990-x |date=2020-08-17 |journal=[[Nature Physics]] |volume=27 |doi=10.1038/s41567-020-0990-x |language=en |accessdate=2020-08-17 }}</ref> Bei der Auswertung und Interpretation ihres Experimentes sind „Beobachter“ nicht notwendigerweise Menschen oder Lebewesen wie Schrödingers Katze, sondern können auch Photonen oder die [[künstliche Intelligenz]] eines [[Quantencomputer]]s sein.<ref name="SA-20200817">{{cite news |last=Merali |first=Zeeya |language=en |title=This Twist on Schrödinger's Cat Paradox Has Major Implications for Quantum Theory – A laboratory demonstration of the classic „Wigner's friend“ thought experiment could overturn cherished assumptions about reality |url=https://www.scientificamerican.com/article/this-twist-on-schroedingers-cat-paradox-has-major-implications-for-quantum-theory/ |date=2020-08-17 |work=[[Scientific American]] |accessdate=2020-08-17 }}</ref><ref name="SM-20200817">{{cite news |last=Musser |first=George |language=en |title=Quantum paradox points to shaky foundations of reality |url=https://www.sciencemag.org/news/2020/08/quantum-paradox-points-shaky-foundations-reality |date=2020-08-17 |work=[[Science]] |accessdate=2020-08-17 }}</ref>

Die Autoren der Studie folgern, falls die Quantentheorie auch auf makroskopischen Ebenen von „Beobachtern“ gültig ist, wäre mindestens eine von drei Schlussfolgerungen zutreffend, wonach entweder die ''Absolutheit beobachteter Ereignisse'' („Absoluteness of Observed Events“: beobachtete Ereignisse geschehen „tatsächlich“, unrelativ und einmalig), die physikalische „''Lokalität''“ (keine instantanen Effekte oder Eigenschaftskorrelationen räumlich getrennter Entitäten) jeweils falsch ist oder ein ''Superdeterminismus'' (alles ist seit Anbeginn vorherbestimmt, keine Retrokausalität) zutrifft. Jede dieser Schlussfolgerungen erfordert ein spezielles und möglicherweise ungewohntes Verständnis von [[Realität]]. Die Studie bestätigt das Fazit der [[Bellsche Ungleichung|bellschen Ungleichung]].

== Philosophische Diskussion ==

Wigner selbst schloss daraus, dass es das ''nicht materielle'' [[Bewusstsein]] des Beobachters ist, das diesen von der materiellen Welt unterscheidet (vertrat also zumindest einen [[Ontologie|ontologischen]] [[Dualismus (Ontologie)|Dualismus]]: es gibt mindestens noch einen weiteren Typ von Seiendem neben materiellem, wenn nicht einen [[Idealismus (Philosophie)|Idealismus]]: alles ist immateriell).

Diese Grenze zwischen Materiellem und Immateriellem wäre nach Wigner genau jene [[Quantenmechanik#Klassischer Grenzfall|Grenze von Quantenmechanik zu klassischer Mechanik]], die auch als [[Heisenberg-Schnitt]] bezeichnet wird. Eine solche Grenze wird üblicherweise nicht formuliert, sondern materielle Systeme und „bewusste Beobachter“ werden prinzipiell gleich behandelt. Da aber das Messproblem damit schlicht offengehalten wird und der bewusste Beobachter zumindest die letzte Station zwischen Superposition und Reduktion ist und einige Theoretiker ohnehin dualistische oder idealistische bzw. [[Konstruktivismus (Philosophie)|konstruktivistische]] Vorstellungen haben, wurde seit [[John von Neumann|von Neumann]] von einigen Interpreten dem Bewusstsein eine konstitutive Rolle für den Quantenkollaps bzw. überhaupt die Erzeugung von ''Realität'' zugewiesen. Ein bekannter Vertreter derartiger Theorien ist beispielsweise [[Henry Stapp]].<ref>Auch [[Walter Heitler]], [[Fritz London]], [[Fred Alan Wolf]], [[William A. Tiller]], [[John Hagelin]], [[Stuart Hameroff]], [[Bernard Baars]], [[Amit Goswami]], Russell Targ, Nick Herbert, Jeffrey M. Schwartz, Menas Kafatos, Keith Ward und andere haben derartige Auffassungen vertreten. Vgl. auch die [[:en:Consciousness causes collapse#Further links and references|Linkauswahl]] in der englischen Wikipedia.</ref>

Üblichere Ansichten gehen dahin, über Interaktion mit ''makroskopischen'' Objekten Reduktion bzw. [[Dekohärenz]] zu erklären. Sofern der Begriff „makroskopisch“ physikalisch präzisierbar ist (dies ist kontrovers), scheint damit – wie Kritiker von Theorien des „Kollaps qua Bewusstsein“ einwenden – vermieden, dass außerphysikalische Komponenten in die Quantenmechanik importiert werden. Zudem sei, so viele Kritiker, der physikalisch nicht präzisierbare Begriff „Bewusstsein“ notorisch unklar, beispielsweise hinsichtlich der Kriterien dafür, wann Bewusstsein vorliegt.

Das geschilderte Paradox ließe sich offenbar auch schlicht vermeiden, wenn die These aufgegeben wird, dass die Reduktion des Systemzustands erst zum Mitteilungszeitpunkt stattfindet. Dies soll aber in bestimmten idealistischen Interpretationen gerade nicht geschehen. Stattdessen werden alternative Ontologien und [[Erkenntnistheorie|Epistemologien]] vorgeschlagen, um das Beispiel zu analysieren und an ihm eine idealistische Theorie zu illustrieren.

Ein extremes Beispiel ist der ''konstruktivistische'' Systemtheoretiker [[John L. Casti]]. Für den zweiten Beobachter gehöre der erste Beobachter genau wie die Katze mit zum System der [[Wellenfunktion]].<ref>[[John L. Casti]]: ''Verlust der Wahrheit, -Streitfragen der Naturwissenschaften-'', München 1990, S. 549.</ref> Für Wigner gehört die gesamte Welt dazu. Dadurch wird hier dem Bewusstsein die entscheidende Rolle bei der Reduktion der Wellenfunktion zugewiesen. Umgekehrt sind „die Dinge der Welt »dort draußen« nicht viel mehr als nützliche [[Konstruktivismus (Philosophie)|Konstruktionen]]“. Eine reale Welt unabhängig vom Bewusstsein existiere überhaupt nicht. Spekulationen wie diejenige Castis haben bisher wenig Anhänger unter Experten der [[Philosophie der Physik]] gefunden. Sie haben aber Ähnlichkeiten zu sonstigen Stellungnahmen von konstruktivistischen Theoretikern zur Philosophie der Quantenmechanik.

Wigners Interpretation und konstruktivistischen Auffassungen am nächsten kommt vielleicht die Klasse der relativistischen Interpretationen.<ref>Vgl. etwa Merriam; einen Überblick geben Rovelli und Laudisa; vgl. auch die dortige Literatur.</ref> Danach ist die Beschreibung eines Systemzustands relativ auf das beschreibende System, analog dazu, dass Raum- und Zeitbegriffe relativ auf die Bewegung (und [[Gravitation]]) des beschreibenden Systems sind (eine Analogiebildung zur [[Relativitätstheorie]]). Unklar ist, wie genau diese Analogie auszuarbeiten ist. Objektivität tritt, so eine Variante dieser Theorien (die etwa Rovelli vertritt) erst dann ein, wenn beschreibende Systeme interagieren.

Unter den verschiedenen ''[[Realismus (Philosophie)|realistischen]]'' Interpretationen der Quantenmechanik verdient [[Hugh Everett|Everetts]] ''[[Viele-Welten-Interpretation]]'' Erwähnung. Die unterschiedlichen Systemzustände sind demnach nicht in dieser Welt überlagert realisiert, sondern auf unterschiedliche Welten verteilt. Sobald wir messen, erfahren wir, welche davon unsere Welt ist. Eines der Probleme dieser Interpretation ist die Erklärung der Wahrscheinlichkeitsbelegung für zu erwartende Messergebnisse.<ref>Vgl. u. a. H. Putnam: ''A Philosopher looks at quantum mechanics.''</ref> Dieses Problem scheint auch Wigners Interpretation zu haben.

Eine komplizierte Mischform sind die ''many minds'' Theorien. Diesen zufolge sind die unterschiedlichen Systemzustände auf unterschiedliche Bewusstseine (ein und desselben Menschen) verteilt. Diese Theorien tragen eher realistische Züge, aber haben teilweise Gemeinsamkeiten mit der Theorieskizze Wigners, „Kollaps qua Bewusstsein“ und einigen relativistischen Theorien.

Wigners Szenario scheint eher zu ''nicht-realistischen'' Antworten einzuladen. Aus der Klasse von Interpretationen allgemein nicht-realistischen Typs ist die gut ausgearbeitete Auffassung [[Bas van Fraassen|van Fraassens]] erwähnenswert, die sich weniger auf den Sonderstatus von Bewusstsein als auf allgemeinere nichtrealistische wissenschaftstheoretische Grundlagen stützt.

== Belletristik ==

* In [[Stephen Baxter]]s Science-Fiction-Buch ''Timelike Infinity'' (dt. ''Das Geflecht der Unendlichkeit'') gibt es eine [[Sekte]], die sich „Freunde Wigners“ nennt und mit ihrer Deutung des beschriebenen Paradoxons zerstörerische Taten rechtfertigt.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Literatur ==

* David Z Albert, [[Hilary Putnam]]: ''Further adventures of Wigner's friend.'' In: ''Topoi.'' 14, 1995, S. 17–22.
* J. Barrett: ''The Quantum Mechanics of Minds and Worlds.'' Oxford UP, 2001, ISBN 0-19-924743-9, S. 227–232.
* D. Mayr: ''Comment on Putnam's 'Quantum mechanics and the observer’.'' In: ''Erkenntnis.'' 16, 1981.
* Paul Merriam,: {{Webarchiv|url=http://www.vivboard.net/doc/n0064.htm|wayback=20080807163733|text=''On the Relativity of Quantum Superpositions.''}} 1997.
* Paul Merriam: ''Quantum Relativity: Physical Laws Must be Invariant Over Quantum Systems.'' In: ''Physics Essays.'' 2005. {{arXiv|quant-ph/0506228}}
* Hilary Putnam: ''Quantum Mechanics and the Observer.'' In: ''Erkenntnis.'' 16, 1981, S. 193–219. (Wiederabdruck in: ''Realism and Reason.'' (= ''Philosophical Papers.'' Volume 3). Cambridge University Press, Cambridge 1983, S. 248–270)
* Hilary Putnam: ''A Philosopher Looks at Quantum Mechanics.'' In: Robert G. Colodny (Hrsg.): ''Beyond the Edge of Certainty: Essays in Contemporary Science and Philosophy.'' Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N.J. 1965, S. 75–101. (Wiederabdruck in Hilary Putnam: ''Mathematics, Matter and Method.'' Cambridge University Press, Cambridge, Mass. 1975, S. 130–158)
* [[Carlo Rovelli|C. Rovelli]], F Laudisa: {{SEP|https://plato.stanford.edu/entries/qm-relational/ Relational Quantum Mechanics}} 2005.
* [[Hans-Jürgen Treder|H.-J. Treder]]: ''Schrödingers Katze und Wigners Freund (zur Beweglichkeit des Heisenbergschen Schnittes).'' In: ''Annalen der Physik.'' vol. 500, Issue 3, 1988, S. 255–256.
* B. van Fraassen: ''The Charybdis of Realism: Epistemological Implications of Bell's Inequality.'' In: ''Synthese.'' 52, 1982, S. 25–38.
* E. P. Wigner: ''Remarks on the Mind-Body Question.'' In: I. J. Good (Hrsg.): ''The Scientist Speculates.'' 1961, S. 284–302. (Wiederabdruck in: E. P. Wigner: ''Symmetries and Reflections.'' Bloomington, Indiana 1967)

[[Kategorie:Paradoxon]]
[[Kategorie:Gedankenexperiment]]
[[Kategorie:Quantenmechanik]]
[[Kategorie:Naturphilosophie]]
[[Kategorie:Kognitionswissenschaft]]

Wigners Freund - Versionsgeschichte

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