Epistemologie von Raum und Zeit

Quantenuhren

Ein operationalistischer Zugang zur Zeit in der Quantenmechanik (in Vorbereitung)

Zeit spielt eine fundamentale Rolle in unserem Verständnis der Welt um uns herum und wir erfahren durchgängig Dinge, die sich entwickeln, andauern und zugrunde gehen. In der Quantenmechanik wird Zeit allerdings üblicherweise nicht als Beobachtungsgröße behandelt, sondern tritt lediglich als ein Parameter in den Bewegungsgleichungen physikalischer Systems auf. Dies ist ein sehr unbefriedigendes Spannungsverhältnis, das unserem Verständnis nach einen operationalistischen Ansatz innerhalb der Physik erforderlich macht. Damit ist ein Ansatz gemeint, der auf die Bedingungen abzielt, unter denen es zu einer konkreten Wechselwirkung zwischen Beobachter und Quantensystem kommen kann; und der sich damit beispielsweise von Ansätzen unterscheidet, die von innertheoretischen Überlegungen über den mathematischen Formalismus der Quantenmechanik ausgehen.

In diesem Projekt geht es genauer gesagt darum, die Bedingungen zu untersuchen, unter denen Quantensysteme so etwas wie eine objektive und für einen Beobachter prinzipiell zugängliche Zeitskala generieren können – also um die allgemeinen Voraussetzungen dafür, dass etwas als Quantenuhr fungieren kann. Weiterhin soll die Qualität solcher Uhren untersucht werden im Hinblick darauf, eine früher-später-Relation zu etablieren und synchronisiert zu bleiben.

Dieses Projekt hat eine breite Relevanz, insbesondere für gegenwärtige Diskussionen über die Entstehung (Emergenz) eines statistischen Zeitpfeils und über Retrokausalität als einer Möglichkeit, das sogenannte Messproblem der Quantenmechanik zu überwinden.

Das Projekt ist eine Zusammenarbeit mit der Professur für Quanteninformationstheorie der ETH Zürich (Prof. Dr. Renato Renner).

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