Heisenberg: Unbestimmt

I. Draußen war nichts mehr wie früher

Im September 1941 besuchte Werner Heisenberg Niels Bohr in Kopenhagen. Dänemark war von Deutschland besetzt. Der Besucher war neununddreißig, sein Gastgeber fünfundfünfzig Jahre alt. Gemeinsam hatten sie die Physik auf unbekanntes Gelände geführt. Jetzt waren ihnen die geschichtlichen Positionen fremd geworden, von denen aus sie miteinander sprachen.

Spätere Darstellungen verlegen das Gespräch häufig auf einen Spaziergang. Man möchte glauben, draußen, fern möglicher Zuhörer, hätten die beiden ihre frühere Freiheit wiedergefunden. Doch die Besatzung blieb nicht hinter der Haustür zurück. Einer kam aus dem Land der Besatzer; der andere lebte in einem besetzten Land.

Heisenberg erklärte nach dem Krieg, er habe über Atomwaffen und die Möglichkeit sprechen wollen, dass Wissenschaftler deren Entwicklung verhinderten. Diese Erklärung gehört zu den Quellen. Sie zeigt, wie er sein Vorhaben später beschrieb. Ein von beiden Beteiligten bestätigtes Gesprächsprotokoll ist sie deshalb noch nicht.

Bohr erinnerte einen anderen Druck. In nicht abgeschickten Briefentwürfen widersprach er der Vorstellung eines moralischen Einvernehmens. Er erinnerte Zuversicht über einen deutschen Sieg und den Eindruck, deutsche Wissenschaftler arbeiteten an Atomwaffen. Selbst Ort und Wortlaut des Gesprächs lassen sich nicht bruchlos zu einer Szene zusammensetzen.

Die Entwürfe wurden 2002 veröffentlicht. Sie holen die Begegnung nicht als Aufnahme zurück, vergrößern aber die überprüfbare Grundlage. Widersprüche bedeuten nicht, dass wir nichts wissen können. Ebenso wenig dürfen wir den sympathischeren Beteiligten wählen und seine Erinnerung zum Richter über alle anderen Belege machen.

Hier beginnt dieses Porträt: Ein Physiker, der eine Grenze außerordentlich präzise beschreiben half, stand vor Entscheidungen, für die keine vergleichbare Formel antwortete. Er musste eine andere Art des Antwortens lernen. Ihm gegenüber stand ein Mensch, der ebenfalls gehört werden wollte.

II. Eine Frage im Mikroskop

Gehen wir zurück ins Jahr 1925. Heisenberg versuchte, die unsichtbaren planetenähnlichen Elektronenbahnen im Atom hinter sich zu lassen. Er setzte bei Beziehungen zwischen beobachtbaren Spektralgrößen an. Sein kurzer Aufenthalt auf Helgoland gehört zu dieser Arbeit, nicht zu einer allein in einer einzigen Wundernacht vollendeten Entdeckung.

Max Born erkannte den Zusammenhang der Zahlentafeln mit der Matrizenrechnung. Mit Pascual Jordan entwickelte er den Formalismus; anschließend führten die drei die Matrizenmechanik gemeinsam weiter. Ein vertrautes Bild wurde aufgegeben, weil der untersuchte Gegenstand sich seinen Erwartungen nicht fügte, nicht weil Bilder plötzlich unmodern geworden wären.

1927 fragte Heisenberg in Kopenhagen, wie Ort und Impuls zusammen bestimmt werden könnten. Sein Gedankenexperiment eines Gammastrahlenmikroskops machte die Schwierigkeit anschaulich. Um ein Elektron genauer zu lokalisieren, braucht man kurzwelligeres Licht; die Wechselwirkung mit diesem Licht bringt zugleich den Impuls ins Spiel.

Das Gedankenexperiment erhellt die Frage, liefert aber nicht die ganze Begründung. Die bekannte Beziehung ΔxΔp ≥ ℏ/2 betrifft die Standardabweichungen der Orts- und Impulsverteilungen desselben Quantenzustands. Wird die eine Verteilung sehr schmal, lässt sich die andere nicht ebenfalls beliebig schmal machen.

Man denke an viele gleich präparierte Systeme: An einer Gruppe wird der Ort gemessen, an einer anderen der Impuls. Die Ergebnisse streuen. Die Beziehung tadelt keine zitternde Hand. Auch ein teureres Gerät wird beide Verteilungen nicht zu einem Punkt zusammenschieben. Die Grenze gehört zur Beschreibung des Zustands.

Heisenberg eröffnete 1927 die Frage; Kennard bewies im selben Jahr die präzise Orts-Impuls-Beziehung, Robertson verallgemeinerte sie 1929. Entdeckungen haben Übergaben. Andere prüfen und schärfen einen Gedanken, bevor daraus jenes scheinbar fertige Wissen wird, das später ganz selbstverständlich im Lehrbuch steht.

Heisenberg erhielt den Nobelpreis für Physik des Jahres 1932, der 1933 verliehen wurde. Er war noch jung. Die Beschreibung der Natur zu verändern ist eine ungewöhnliche Fähigkeit. Sie verleiht ihrem Träger keine zusätzliche Garantie, auch jede geschichtliche Lage mit derselben Sicherheit zu beurteilen.

III. Beobachten ist kein magischer Blick

Ein Mikroskop lässt zunächst ans Hinschauen denken. Eine physikalische Messung besteht jedoch aus einer Anordnung, einer Wechselwirkung und einer Aufzeichnung. Wohin Licht gelangt und welches Signal ein Detektor registriert, sind konkrete Vorgänge. Der Beobachter muss kein Bewusstsein sein, das das Universum durch seinen Blick hervorbringt.

Ein Gerät kann arbeiten, während niemand auf den Bildschirm schaut. Seine Aufzeichnungen lassen sich später lesen. Quantenmechanik erklärt die Welt nicht zum Vollzugsorgan menschlicher Wünsche. Wer Messung in eine Macht des Bewusstseins verwandelt, verdeckt gerade die tatsächlichen Fragen, die sie interessant machen.

Auch Störung und statistische Streuung sind auseinanderzuhalten. Ein Messgerät kann ein System verändern. Die Ungleichung der Standardabweichungen erzählt aber nicht bloß, dass eine erste Messung eine zweite verdirbt. Sie beschränkt ebenso die Verteilungen bei Messungen an getrennten, gleich präparierten Systemen.

Diese Unterscheidung klingt kleinlich, bewahrt aber die Gestalt des Problems. Andernfalls könnten wir hoffen, mit sanfterem Licht oder einem ruhigeren Experimentator die Beziehung zu umgehen. Die Theorie ist genauer als der allgemeine Satz, jede Beobachtung verändere ihren Gegenstand.

Solche Genauigkeit prägt eine Arbeitsweise. Zu fragen, wo das Elektron ist, reicht nicht: Präparation, gemessene Größe und Deutung der Aufzeichnung müssen angegeben werden. Eine scheinbar schlichte Frage soll erklären, auf welchem Weg sie den Gegenstand erreicht, von dem sie etwas wissen möchte.

Daraus lässt sich Vorsicht lernen, ohne die Physik zum Gütesiegel jeder Lebensbetrachtung zu machen. Für den weiteren Weg unterscheiden wir zwei Schwierigkeiten: Ein Quantenzustand unterliegt berechenbaren Bedingungen; warum ein Brief nicht abgeschickt wurde, erschließt sich aus dem Brief und seinen Lebensumständen.

IV. Die Würfel beenden den Streit nicht

Heisenbergs, Bohrs und Borns Arbeiten werden oft unter der Kopenhagener Deutung zusammengefasst. Unschärferelationen, Komplementarität und Wahrscheinlichkeit hängen zusammen. Doch der Name bezeichnet kein vollständig einheitliches Manifest, das alle drei unterschrieben hätten. Auch innerhalb dieses Kreises gab es Unterschiede und Streit.

Wer von jedem Teilchen eine bestimmte Bahn erwartete, musste sich umstellen. Die neue Theorie sagte Wahrscheinlichkeiten mit großer Genauigkeit voraus, lieferte aber kein verkleinertes Uhrwerk, in dem man jedes Zahnrad beim Eingriff in das nächste beobachten konnte. Rechenerfolg stellte das verlorene Bild nicht einfach wieder her.

Einstein hielt hier mit Fragen nach Vollständigkeit und nach Beziehungen zwischen weit entfernten Systemen dagegen. Seine Einwände erschöpften sich nicht in einer Abneigung gegen Zufall. Der Streit mit Bohr war keine geduldige Bekehrung eines starrköpfigen alten Mannes; er machte die strittigen Fragen immer genauer.

Bellsche Ungleichungen und spätere Experimente setzten Theorien verborgener Variablen, die unter anderem bestimmte Lokalitätsannahmen erfüllen, enge Grenzen. Die Stärke liegt in der Bestimmtheit: Bestimmte Annahmen verlangen Grenzen für Korrelationen; experimentelle Ergebnisse verletzen diese Grenzen. Das lässt sich prüfen, nicht bloß bildhaft behaupten.

Damit ist weder eine einzige Deutung ausgewählt noch jede denkbare Theorie verborgener Variablen ausgeschlossen. Erfolgreiche Vorhersagen, ein brauchbarer Formalismus und eine abschließende Weltbeschreibung werden nicht als drei Urkunden im Paket vergeben. Offene Fragen machen umgekehrt die geprüften Ergebnisse keineswegs beliebig.

Heisenberg gehörte zum Aufbau einer arbeitenden Theorie, nicht bloß zu einem Chor des Nichtwissens. Er und seine Kollegen rechneten weiter, experimentierten und änderten ihre Sprache, wenn alte Bilder versagten. Ein vertrautes Bild zurückzulassen verlangt etwas anderes, als jenseits davon einfach nichts mehr anzunehmen.

V. Der Mann, der blieb

Der Besucher von 1941 war längst nicht mehr nur Bohrs junger Mitarbeiter. Heisenberg nahm eine wichtige Stellung in der deutschen Uranforschung ein. Wie immer er seinen eigenen Anteil verstand: Die Arbeit stand in materiellen Verbindungen zu Einrichtungen, Ressourcen und militärischen Interessen unter nationalsozialistischer Herrschaft.

Er blieb in Deutschland. Jüdische Kollegen wurden vertrieben und verfolgt; auch manche nichtjüdischen Wissenschaftler gingen. Heisenberg selbst erlitt Angriffe aus dem Lager der Deutschen Physik, das die moderne Physik diffamierte. Er wählte seinen Lebensweg also nicht in einer Umgebung ohne Zwang und Bedrohung.

Die deutsche Wissenschaft erhalten, Forschung fortsetzen und Nachwuchs schützen: Solche Gründe spielten in seinen späteren Erklärungen eine Rolle. Ein Mensch kann sein Land lieben, ohne jede ideologische Überzeugung seiner Machthaber zu teilen. Die schwierigere Frage beginnt danach: Wofür hat er tatsächlich gearbeitet?

Nation und Regime im eigenen Denken zu trennen löst ein Projekt nicht aus dem Ressourcensystem des Regimes. Wer glaubt, eine Flamme zu bewahren, bestimmt damit noch nicht, wie die Macht das Feuer benutzt. Das Selbstverständnis eines Wissenschaftlers verdient Gehör, aber keine alleinige Entscheidungshoheit.

Deutschland baute keine Atombombe. Dieses Ergebnis beweist für sich genommen keinen erfolgreichen moralischen Widerstand. Mittel, Organisation, technische Urteile und Prioritäten sind zu untersuchen. Umgekehrt berechtigt die Teilnahme an Kernforschung nicht dazu, hinter jeder privaten Bemerkung das schlimmste vorstellbare Motiv zu erfinden.

Komplexität ist keine Freistellung von Verantwortung. Wir können manche Wünsche eines Menschen nicht kennen und dennoch wissen, welche Arbeit er übernommen hat. Ein gerechtes Urteil braucht nicht das lauteste Etikett. Es muss verhindern, dass unbelegbare gute Absichten nachweisbare Handlungen verdecken.

VI. Als das Radio sprach

Im Sommer 1945 wurden zehn deutsche Wissenschaftler in Farm Hall in England festgehalten und heimlich abgehört. Am 6. August kam die Nachricht aus Hiroshima. Die Welt hatte eine Schwelle überschritten; die Männer im Haus reagierten zunächst mit Unglauben auf das, was der Rundfunk meldete.

Heisenberg zweifelte zuerst. Die Wissenschaftler diskutierten, ob die Amerikaner das gewaltige Vorhaben wirklich bewältigt hätten, mutmaßten über ihre Verfahren und überprüften eigene frühere Einschätzungen. Pausen, Widersprüche und Einwände geben einer später oft glatt erzählten Geschichte ihre unebene Oberfläche zurück.

Am 14. August hielt Heisenberg einen technischen Vortrag, der gegenüber den ersten Reaktionen ein anderes Verständnis zeigte. Das erschwert die Geschichte, er habe längst alles beherrscht und es lediglich zurückgehalten. Eine hastige Unterhaltung entscheidet dennoch nicht allein über sämtliche Berechnungen und Absichten der Kriegsjahre.

Aufschlussreich ist auch der Streit über das Scheitern. Einige neigten dazu, das Nichtgelingen als grundsätzliches Nichtwollen darzustellen; andere widersprachen. Die Quellen zeigen keinen von allen geteilten geheimen moralischen Pakt. Sie zeigen Wissenschaftler, die bereits darum ringen, wie ihre Geschichte künftig erzählt werden soll.

Ein Abhörprotokoll ist keine offene Leitung in eine Seele. Internierung, Kollegen und Sorgen um die Zukunft wirken auf das Gesagte ein. Deshalb müssen Protokolle mit Berichten, Briefen und Projektakten verglichen werden. Ihre begrenzte Aussagekraft ist ein Grund zur Prüfung, nicht dazu, sie einfach wegzuwischen.

Ein Ort darf hinter diesem Streit nicht verschwinden: Hiroshima. Für die Physiker bedeutete die Nachricht Erschütterung, umgestürzte Fachurteile und eine ungewisse Zukunft. Für Menschen in der Stadt bedeutete sie zerstörte Körper, Familien und Alltage. Sie sind keine Kulisse in der moralischen Lebensgeschichte eines Wissenschaftlers.

Viel Wissen macht die Stimmen ferner Menschen nicht automatisch hörbarer. Farm Hall fragt deshalb mehr als nur, wer richtig gerechnet hat. Wie lernt jemand, der die Bedeutung von Zahlen erkennt, darin auch ein Leben zu hören, das einem anderen gehört und nicht seinem Forschungsprojekt?

VII. Der Mensch gegenüber

In den früheren Jahren konnten aus dem Streit zwischen Heisenberg und Bohr neue physikalische Gedanken wachsen. Verschiedene Ansichten mussten die Beziehung nicht zerstören. Sie konnten zeigen, dass jeder den anderen weiterhin einer ernsthaften Antwort für würdig hielt. Man durfte einen unfertigen Gedanken aus der Hand geben.

Das besetzte Kopenhagen konnte diese Bedingungen nicht einfach wiederherstellen. Bohr musste seine Furcht nicht beiseiteschieben, um dem Freund aus der deutschen Kernforschung die freundlichste Absicht zuzuschreiben. Was der Besucher besprechen wollte, war nur eine Seite dessen, was zwischen ihnen im Raum stand.

Nach dem Krieg blieben Kontakte bestehen. 1961 schickte Bohr ein Geburtstagstelegramm, auf das Heisenberg antwortete. Die Beziehung zerfiel nicht in eine gute Hälfte und anschließendes endgültiges Schweigen. Fortgesetzter Kontakt beweist allerdings ebenso wenig, dass der Streit um den Besuch damit beigelegt war.

Bohrs späte Entwürfe bewahren Einwände. Worte wurden aufgeschrieben und nicht abgeschickt. Wir können lesen, was er auszudrücken versuchte, ohne Schweigen wahlweise als vollständige Vergebung oder ewigen Groll auszulegen. Ein ungesendeter Brief überlässt die Gefühle seines Verfassers nicht der freien Verfügung späterer Erzähler.

Wenn wir uns erklären, drängen wir oft auf einen Satz: Verstehe doch, dass ich nicht so ein Mensch bin. Das Gegenüber braucht vielleicht zuerst etwas anderes: dass wir seine damalige Lage anerkennen. Wer nur seine Absichten bespricht, verlangt womöglich erneut vom anderen, das eigene Bild zu reparieren.

Das ist keine Quantenregel, sondern eine schwierige Aufgabe zwischen Menschen. Versöhnung kann nicht derjenige allein verkünden, der sich Verständnis wünscht. Der andere darf zuhören, nachfragen oder den beruhigenden Schluss verweigern, in dem sich schließlich alle wieder wohlfühlen. Die Antwort gehört weiterhin ihm.

VIII. Quine erteilt keinen Freispruch

Quine befragte eine grundlegende Trennung von Bedeutung und Erfahrung; Heisenberg veränderte mit anderen die gemeinsame Beschreibung physikalischer Größen. Beide unterbrachen gewohnte Gewissheiten. Ihre Argumente behandeln jedoch unterschiedliche Probleme und müssen sich gegenüber unterschiedlichen Belegen und Prüfungen bewähren.

Bei Heisenberg liegt eine bequeme Abkürzung nahe: Wenn schon die Natur unsicher sei, gebe es auch in der Geschichte keine Wahrheit, und moralisches Urteilen erübrige sich. Das folgt nicht aus der Quantentheorie. Eine berühmte Formel wird vielmehr ausgeliehen, um eine andere mühsame Arbeit zu vermeiden.

Unklarheit über Motive kann aus fehlenden Quellen, widersprüchlichen Aussagen oder gleichzeitig wirkenden Wünschen entstehen. Neue Dokumente können das Urteil verändern. Das ist keine mathematische Orts-Impuls-Beziehung. Vergangene Ereignisse werden dadurch auch nicht nach Belieben der gewählten Perspektive neu geschrieben.

Ein Mensch ist mehr als ein Etikett; trotzdem weisen seine Handlungen in bestimmte Richtungen. Komplexität soll das Urteil schärfen, nicht sämtliche Entscheidungen im selben lauwarmen Wasser auflösen. Wer Rechenschaft über erlittenen Schaden verlangt, verliert diesen Anspruch nicht, weil der Angesprochene kompliziert ist.

Quine kann helfen, unsere Landkarte zu prüfen: Welche Pfeile stammen aus Belegen, welche aus Zuneigung? Nach der Prüfung bleiben Menschen auf dem Gelände. Zwischen Begriffen immer weiter hin und her zu gehen schafft ihre Verletzungen nicht aus der Welt und verlagert keine Verantwortung ins Ungefährliche.

Vielleicht lautet Heisenbergs alltagsnächste Frage deshalb so: Sehe ich, während ich an die Güte meiner Arbeit glaube, noch, wem sie dient? Fachwissen verbessert Antworten auf manche Fragen. Es kann zugleich die Fertigkeit verbessern, anderen Fragen geschickt auszuweichen, gerade wenn sie uns persönlich betreffen.

IX. Das Blatt ein wenig senken

Heisenberg starb am 1. Februar 1976 in München, vierundsiebzig Jahre alt. Seine Physik blieb in Laboren und Hörsälen, seine Kriegsgeschichte in Archiven und Auseinandersetzungen. Nun lassen wir ihn an die erfundene Brücke dieser Reihe treten. Beide Hinterlassenschaften dürfen mit ihm ankommen.

Er trägt ein Blatt mit einer Gleichung und kommt nahe genug, um die Gesichter zu erkennen. Der Wind bewegt die Papierkante. Gewöhnlich eröffnet er ein Gespräch mit einem Problem. Jetzt zögert er: Wer sprechen will, sollte zuerst bedenken, was er selbst zu hören hat.

Quine macht Platz. Heisenberg denkt an Bohr und schaut zum anderen Zugang. Über die Natur hatten sie so vieles nicht zu Ende besprochen; zwischen ihnen selbst war ebenfalls manches offen geblieben. Hier darf für dieses Gespräch noch ein wenig Raum sein.

Falls Bohr kommt, muss er nicht so kommen, wie Heisenberg es wünscht. Er darf fragen, innehalten oder die vorbereitete Erklärung ablehnen. Unsere Vorstellung sollte nicht eiliger als die Geschichte einen verletzten Menschen zur Mitwirkung an einem befriedigenden Ende verpflichten.

Auch Heisenberg muss nicht zu einem einzigen Geständnis oder einer Verteidigungsrede zusammenschrumpfen. Er darf erzählen, was er wusste, fürchtete und tat, sofern er es auseinanderhält. Eine Befürchtung belegt keine folgende Handlung; der Wunsch, jemanden zu schützen, beweist noch nicht, dass Schutz bei ihm ankam.

Niemand antwortet für ihn mit einer Nobelmedaille, niemand streicht seine Physik aus den Büchern. Leistung begleicht keine Verantwortung; Verantwortung verlangt kein Leugnen der Leistung. Beides auf dem Tisch zu behalten ist schwieriger, als einen makellosen Helden oder einen durchgehend bösen Menschen herzustellen.

Er kann das Blatt ein wenig senken. Es half der Menschheit, eine Grenze klar auszusprechen. Vor ihm steht jedoch kein physikalisches Problem. Schweigen, Fragen und Ablehnung eines anderen lassen sich nicht in die Gleichung einsetzen, um die erwünschte Antwort daraus zu gewinnen.

Auf der Brücke ist weiterhin Platz, das Gespräch kann weitergehen. Wir müssen nicht jeden Winkel einer Seele kennen, bevor wir eine ernsthafte Antwort verlangen. Entscheidend ist, die bereits sichtbare Verantwortung nicht preiszugeben, nur weil anderes noch unbekannt bleibt.