Interferenz von Wahrscheinlichkeiten

Abstract

Die Quantenmechanik ist durch zwei wesentliche Eigenschaften charakterisiert, die sich auf elementare Weise erklären lassen: Interferenz und Wahrscheinlichkeit. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Photon von einem semitransparenten Spiegel reflektiert wird, ist durch eine reelle, positive Zahl p gegeben. Die Addition zweier klassischer, also positiver Wahrscheinlichkeiten kann allerdings niemals zu einer gegenseitigen Auslöschung führen. Genau dies findet aber bei destruktiver Interferenz statt, zu der einzelne Photonen sehr wohl in der Lage sind. Dieser Widerspruch zeigt, dass klassische Wahrscheinlichkeiten alleine nicht ausreichen, um das Verhalten von Photonen zu beschreiben. Es muss somit eine Theorie gefunden werden, bei der Wahrscheinlichkeiten miteinander destruktiv interferieren können. In der Quantenphysik gelingt dieser Kunstgriff durch die Einführung der Wahrscheinlichkeitswelle ψ. Diese elementaren Ideen werden zunächst durch musikalische und visuelle Analogien illustriert und anschließend mathematisch erläutert.