Why is Quantum Physics so weird? Possible, mind-boggling explanation for superposition and Quantum weirdness you won't find in a textbook. As soon as you accept randomness, everything starts to make sense.

Der Alte (gemeint war Gott) würfelt nicht, soll Albert Einstein einmal seinen Unmut über die Quanten-Physik in einen Brief an Max Born oder Niels Bohr (der Adressat ist nicht ganz geklärt und befindet sich vielleicht auch in einer Superposition) zum Ausdruck gebracht haben.

Zentrale Erkenntnis der Quanten-Physik ist, dass sich die kleinsten Teilchen im Universum ganz anders verhalten, als wir das aus dem Alltag gewohnt sind.

Die Vorstellung, dass die Natur eine Art Lego-Baukasten ist, wo Atome oder Teilchen einfach wie ein Lego-Set zusammengesteckt werden und immer klar definierte Eigenschaften besitzen, ist spätestens mit der Quanten-Physik kollabiert.

Es scheint so, als würde es gar keine konkreten Teilchen geben, sondern dass das Universum nur mit Wahrscheinlichkeits-Verteilungen, die in der Quanten-Physik Wellenfunktion genannt werden, rechnet.

Nicht nur die Position, sondern auch andere physikalische Eigenschaften von Teilchen wie Momentum, Spin, Energieniveau von Elektronen oder die Polarisation von Photonen sind nicht klar festgelegt, sondern haben einen stochastischen Charakter und sind Teil der Wellenfunktion und legen sich erst verzögert mit der Interaktion mit anderen Teilchen fest.

Aber warum der ganze Aufwand und warum ist das alles so kompliziert und seltsam?

Eine mögliche Erklärung, die das Weltbild von Vielen erschüttern wird, und jetzt haltet euch fest, ist, dass das Universum damit einen sehr guten, komplexen, adaptiven Zufallsgenerator implementiert hat.

Teilchen wechseln zwischen Phasen mit viel Zufall (Superposition) und Phasen mit weniger Zufall (Dekohärenz). Dieser Mechanismus erstreckt sich über das gesamte Universum über viele (aber nicht alle) Eigenschaften und über die Zeit.

Würde das Universum stattdessen nur einen kleinen Noise bei jeder Operation hinzufügen, oder würde es Zufall nur bei der Entstehung, beim Urknall geben, wäre der Zufall vermutlich zu gering, wäre der Noise hingegen zu groß, würde die makroskopische Welt instabil werden. Daher der ganze Aufwand mit der Wellenfunktion und Superposition. Das Universum schafft damit einen adaptiven Zufall, der mal größer und mal kleiner ausfällt. Damit bleibt die makroskopische Welt stabil, aber es gibt genug Zufall, um sehr große Änderungen herbeizuführen wie zum Beispiel unterschiedliche Sonnensysteme zu schaffen etc. Ohne Zufall wäre alles seit dem Urknall gleichverteilt, vermutlich würde ohne Zufall überhaupt nichts existieren. Zufall ist auch ein wesentlicher Bestandteil der Evolutionstheorie.

Die Quanten liefern damit den notwendigen Zufallsgenerator, den es braucht, damit es überhaupt komplexe Strukturen im Universum und letztendlich intelligentes Leben geben kann. Würde alles deterministisch ablaufen, würden keine komplexen Strukturen entstehen können.

Sobald man den Zufall akzeptiert, macht die Quanten-Physik plötzlich Sinn. Das Universum spielt letztendlich doch ein Würfelspiel.

Was sagt ihr dazu? Warum ist die Quanten-Physik so seltsam? Haben wir den Zufallsgenerator des Universums entdeckt?

AI-generated illustration (Copilot)

English

Albert Einstein is said to have once expressed his resentment with quantum physics in a letter to Max Born or Niels Bohr (the addressee is not entirely clear and may also be in a superposition).

The central insight of quantum physics is that the smallest particles in the universe behave very differently from what we are used to in everyday life.

The idea that nature is a kind of a Lego construction kit, where atoms or particles are simply put together like a Lego set and always have clearly defined properties, has collapsed with quantum physics.

It seems as if there are no concrete particles at all, but that the universe only calculates with probability distributions, which are called wave functions in quantum physics.

Not only the position, but also other physical properties of particles such as momentum, spin, energy level of electrons or the polarization of photons are not clearly defined, but have a stochastic character and are part of the wave function and only become more determined after interaction with other particles with a delay.

But why all the effort and why is it all so complicated and weird?

One possible explanation, which will shake the world view of many, and now hold on tight, is that the universe has implemented a very good, complex, adaptive random generator this way.

Particles transition between phases with lots of randomness (superposition) and phases with less randomness (decoherence). This mechanism extends across the entire universe over many (but not all) properties and over time.

If instead the universe only applied a small amount of noise to each operation, or if there was only randomness at the time of creation, at the Big Bang, the randomness would probably be too small, but if the noise were too large, the macroscopic world would become unstable. Hence all the effort with the wave function and superposition. The universe thus creates an adaptive randomness that is sometimes larger and sometimes smaller. This keeps the macroscopic world stable, but there is enough randomness to bring about very large changes, such as creating different solar systems, etc. Without randomness, everything would be equally distributed since the Big Bang, probably nothing would exist at all. Randomness is also an essential component of the theory of evolution.

The quantum world thus provides the necessary random generator that is needed for complex structures in the universe and ultimately intelligent life to exist. If everything were to happen deterministically, complex structures would not be able to emerge.

As soon as you accept randomness, quantum physics suddenly starts to makes sense. The universe is ultimately playing dice, after all.

What do you think? Why is quantum physics so weird? Have we just discovered the random number generator of the universe?

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