Die Katze in der Kiste

Es beginnt nicht mit einer Katze, sondern mit einem Fass. Am 8. August 1935 schreibt Albert Einstein an Erwin Schrödinger. Man stelle sich, so ungefähr, eine Ladung Schießpulver vor, die von Natur aus instabil ist und von selbst hochgehen kann, im Mittel nach etwa einem Jahr. Was sagt die neue Theorie nach einem Jahr über dieses Fass? Wörtlich genommen beschreibt sie ein Gemisch aus noch nicht und schon explodiert. Einstein findet das nicht tief, sondern unhaltbar: In Wirklichkeit, schreibt er sinngemäß, gibt es kein Mittelding zwischen explodiert und nicht explodiert. Ein Fass ist das eine oder das andere, und eine Theorie, die das nicht sagen kann, hat etwas ausgelassen. Elf Tage später antwortet Schrödinger, und er tauscht das Pulver gegen etwas, das einem näher geht.

Die Passage, die er im Herbst in den Naturwissenschaften druckt, ist kurz und schlecht gelaunt. „Man kann auch ganz burleske Fälle konstruieren“, schreibt er, und dann: „Eine Katze wird in eine Stahlkammer gesperrt, zusammen mit folgender Höllenmaschine.“ In der Kammer liegt ein winziges Stück radioaktiver Substanz, so wenig, dass in einer Stunde vielleicht eines seiner Atome zerfällt, vielleicht keines, fünfzig zu fünfzig. Daneben ein Geigerzähler, der knackt, sobald er einen Zerfall bemerkt; knackt er, löst er einen Hammer aus, der ein Kölbchen mit Blausäure zerschlägt, und die Katze stirbt. Knackt er nicht, lebt sie. Nach einer Stunde fragt man die Theorie, was in der Kammer ist. Die Antwort lautet, dass die Wellenfunktion des Ganzen, also die Rechengröße, mit der die Theorie den Zustand eines Dings beschreibt und aus der sie alle seine Wahrscheinlichkeiten zieht, „die lebende und die tote Katze (s. v. v.) zu gleichen Teilen gemischt oder verschmiert“ enthalte. Das „s. v. v.“ steht für sit venia verbo, man verzeihe das Wort: der trockene Seitenhieb eines Physikers, der sich für seinen Satz entschuldigt, um ihn gegen seine Kollegen zu richten.

Um zu verstehen, warum der Satz so weh tut, muss man wissen, was „verschmiert“ hier nicht heißt. Es heißt nicht: Wir wissen es bloß nicht. Wer eine Münze unter die Hand nimmt und sagt, Kopf oder Zahl, fünfzig zu fünfzig, redet über eine Lücke in seinem Kopf. Die Münze liegt längst so oder so. Die Quantentheorie beschreibt das Atom vor der Messung anders. Sie schreibt ihm weder zerfallen noch nicht zerfallen zu, sondern beides als Möglichkeit mit je einem Gewicht, und sie behauptet, mehr gebe es über das Atom zu diesem Zeitpunkt nicht zu sagen. Unwissen ist eine Lücke in uns; Überlagerung ist alles, was die Theorie zu bieten hat. Das wäre eine Spitzfindigkeit, wenn man die beiden nicht auseinanderhalten könnte. Man kann es.

Das Mittel heißt Interferenz, und man braucht dafür nur einen Teich. Zwei Steine erzeugen zwei Wellenringe; wo sie sich treffen, türmen sie sich an manchen Stellen auf und löschen sich an anderen aus. Das Wasser dort ist nicht ein bisschen bewegt, es ist still, weil zwei Bewegungen einander aufheben. Genau solche Auslöschungen zeigen Teilchen, wenn man ihnen zwei Wege offenlässt und keinen davon beobachtet: An Stellen, die jeder einzelne Weg erreicht hätte, kommt nichts an. Eine Münze unter der Hand kann das nicht; wer heimlich nur einen Weg nimmt, steht sich nirgends selbst im Weg. Dass es solche Stellen gibt, trennt die Überlagerung vom Nichtwissen. Beide Möglichkeiten sind da, als Möglichkeiten, und sie reden miteinander.

Nun der Zug, den Schrödinger seinen Kollegen übel nahm. Die Theorie kennt keine Größengrenze. Das Atom steckt seine Unentschiedenheit an den Zähler weiter, der jetzt geknackt-und-nicht-geknackt ist, der Zähler an den Hammer, der Hammer an das Kölbchen, das Kölbchen an die Katze. Jede Stufe ist mit der vorigen so verknüpft, dass keine mehr einen eigenen Zustand hat, nur das Ganze; Schrödinger gab dieser Verkettung im selben Aufsatz ihren Namen, Verschränkung. Und das Ganze ist nach der Rechnung eine Katze, die zu gleichen Teilen lebt und nicht lebt. Er sagt: Seht her, das kommt heraus, wenn ihr eure Wellenfunktion wörtlich nehmt und bis zum Ende rechnet. Ein verwackeltes Foto, fügt er hinzu, ist etwas anderes als eine Wolke; das eine ist ein schlechtes Bild von etwas Scharfem, das andere ist wirklich unscharf. Die Katze ist ein Beweis durch Widerspruch, kein Weltbild. Sie fragt, wo zwischen Atom und Tier die Theorie aufhört zu gelten, und niemand konnte 1935 einen Ort nennen.

Der Mann, dem die Frage galt, hätte geantwortet, dass sie falsch gestellt ist. Werner Heisenberg, dessen Deutung Schrödinger hier karikierte, hat die Katze, soviel man weiß, nie kommentiert; was folgt, ist aus seiner Position gefolgert. Die Wellenfunktion, schreibt er 1958 in Physik und Philosophie, beschreibe eine Tendenz, eine potentia im Sinne des Aristoteles. Wirklich wird eines der Möglichen in dem Augenblick, in dem das Atom auf ein Gerät trifft, das ein unumkehrbares Ereignis auslöst. Diesen Sprung vom Sowohl-als-auch zum Entweder-oder nennt man seit damals Kollaps, und er geschieht hier im Zähler, nicht im Kopf des Physikers. Die Katze ist längst entschieden, bevor jemand nachsieht; wo genau die Grenze liegt, ist nach Heisenberg beweglich. Von der Katze im Kasten in Alltagsworten zu reden, solange nichts registriert wurde, ist für ihn eine Frage ohne Gegenstand; man könnte sagen: wie die Frage nach der Farbe eines Tons. „Was wir beobachten, ist nicht die Natur selbst, sondern Natur, die unserer Art der Fragestellung ausgesetzt ist.“

Man sieht Einstein die Stirn runzeln. Eine Grenze, die man überall hinlegen darf, ist keine Grenze, und ein Vorgang, von dem die Theorie nicht sagt, wann und wo er stattfindet, ist eine Redeweise. Dass sich seine Münze prüfen lässt, zeigte 1964 John Bell, Theoretiker am CERN, der den entscheidenden Aufsatz während eines Forschungsjahrs in den Vereinigten Staaten schrieb. Dafür braucht man die Verschränkung und ein Bild. Zwei Handschuhe eines Paars, getrennt verschickt – so etwa kann man sich vorstellen, was Einstein sich unter zwei Teilchen aus derselben Quelle dachte: Wer in Genf den linken auspackt, weiß im selben Augenblick, dass in Tokio der rechte liegt, und nichts daran ist geheimnisvoll, denn die Handschuhe waren immer schon links und rechts. Bell rechnete aus, was folgt, wenn jedes Teilchen seine Eigenschaften schon bei sich trägt und nichts auf etwas anderes wirkt, ohne den Weg dazwischen zurückzulegen: Dann dürfen zwei getrennte Zähler nur bis zu einer bestimmten Grenze übereinstimmen. Die Quantenmechanik sagt mehr voraus, und die Natur liefert das Mehr, wie Alain Aspect in den achtziger Jahren maß. Die Handschuhe reichen nicht. Wer die Münze retten will, muss ihr erlauben, über beliebige Entfernungen ohne Verzögerung mit der anderen zu tuscheln. Einsteins „wir wissen es bloß nicht“ ist damit nicht widerlegt, aber es ist teuer geworden: Es kostet den Grundsatz, dass Wirkung Nähe braucht.

Bell verspottete 1990, kurz vor seinem Tod, in Against ‚measurement‘ auch die andere Seite, die Kopenhagener Rede vom Beobachter als Physik „for all practical purposes“, gut genug fürs Labor, unbrauchbar als Aussage über die Welt. Die stillste Figur dieser Geschichte hatte da längst gesagt, was Heisenbergs potentia nicht sagt: wie. H. Dieter Zeh, Theoretiker in Heidelberg, brachte 1970 in einer eben erst gegründeten Zeitschrift einen Aufsatz unter, den die etablierten Journale nicht hatten haben wollen; er hat später erzählt, das Messproblem habe seiner Laufbahn nicht gutgetan, denn es galt als erledigt. Eine Katze ist nie allein. Luftmoleküle, Licht aus der kleinsten Ritze: Jedes Teilchen, das sie trifft, trägt einen Abdruck davon, ob die Katze liegt oder steht. Die Umgebung schaut unentwegt nach. Dieses Nachschauen tut der Überlagerung, was im Teich geschieht, wenn man das Wasser aufwühlt: Die beiden Wellenringe können einander nicht mehr auslöschen, weil sie in Milliarden Spritzern zerstreut sind. Dekohärenz heißt das, und bei einem Ding von Katzengröße geschieht sie in einer Zeit, für die es kein Wort gibt. Es gibt keine Grenze der Größe, nur eine der Isolation. Wie lange ein Ding mit der Welt nicht spricht, so lange kann es in der Schwebe bleiben.

Nur löst das, und hier wird es ehrlich, nicht, was Einstein störte. Dekohärenz erklärt, warum die Interferenz verschwindet, warum aus dem Sowohl-als-auch für alle praktischen Zwecke ein Entweder-oder wird. Sie erklärt nicht, warum es dann gerade dieses eine ist, die lebende Katze und nicht die tote. Die Gleichung, die Schrödinger 1926 in vier Mitteilungen an die Annalen der Physik schickte, hundert Jahre sind das in diesem Jahr, enthält keinen Schritt, der aus zwei Möglichkeiten eine Tatsache macht. Sie rechnet beide weiter, immer. Der Kollaps steht nicht in ihr; er wird ihr hinzugefügt. Ob man ihn als Vorgang in der Welt nimmt, als Buchführung über unser Wissen oder als Irrtum, darüber geht der Streit, ein Streit über Deutungen, denn alle rechnen dieselben Zahlen aus.

Der radikalste Vorschlag kam 1957 von einem Doktoranden in Princeton, der der Physik danach den Rücken kehrte. Hugh Everett nahm Schrödingers Gleichung beim Wort und strich den Kollaps. Dann gibt es keine Katze, die entschieden wird, sondern eine Welt, in der der Zähler knackt, und eine, in der er schweigt, und in jeder sitzt ein Physiker, der die Tür öffnet, genau ein Ergebnis sieht und sich fragt, warum gerade dieses. Schrödingers Absurdum, in Gesetzesform gegossen. Es ist der einzige Weg, der der Gleichung nichts hinzufügt, und seine Gegner fragen, woher dann die Wahrscheinlichkeiten kommen, wenn doch alles geschieht. David Bohm gab jedem Teilchen eine Bahn zurück, eine Kugel, die immer irgendwo rollt, und zahlte mit einer Welt, in der ein Stoß hier die Kugel dort auf der Stelle ablenkt, ohne Weg dazwischen. Die Gruppe um Giancarlo Ghirardi baute den Kollaps als echtes Naturereignis in die Gleichung ein, ein spontanes Zucken, das ein Atom fast nie und eine Katze unablässig trifft, und zahlte mit zwei neuen Zahlen über die Natur, einer Häufigkeit und einer Reichweite, die niemand bisher gemessen hat. Keine dieser Lesarten ist widerlegt. Keine ist umsonst.

Karl Popper hätte hier eine andere Frage gestellt. Was ihn an der Kopenhagener Schule störte, war weniger die Katze als der Beobachter, der durch die Hintertür in die Physik schlich. „Wir wissen es bloß nicht“ ist ein Satz über einen Kopf; Popper wollte Wahrscheinlichkeiten als Eigenschaften der Welt, als Neigungen einer Anordnung, so wie ein gezinkter Würfel eine Neigung zur Sechs hat, ob jemand zuschaut oder nicht. Geblieben ist vor allem seine Prüffrage, die man jeder Deutung stellen kann: Woran würdest du scheitern? Eine Lesart, die jedes Ergebnis hinterher verträgt, sagt über die Katze nichts Prüfbares. Dass alle Deutungen dieselben Zahlen liefern, macht die Wahl zwischen ihnen zu einer Frage des Geschmacks oder der Metaphysik, und Popper hätte darauf bestanden, dass man das zugibt.

Immanuel Kant, der gut hundertdreißig Jahre vor der Katze starb und zu dem man sie hier nur im Gedankenexperiment trägt, hätte den Satz „tot und lebendig zugleich“ nicht zur Prüfung zugelassen. Ein Begriff, der sich selbst aufhebt, ist ihm ein leeres Nichts; die Katze wäre kein Rätsel der Natur, sondern ein Fehler der Grammatik. Die bequeme Alternative hätte er ebenso zurückgewiesen: Wer sagt, sie sei in Wahrheit tot oder lebendig, wir wüssten es bloß nicht, redet von einem Ding an sich, einem Zustand jenseits jeder möglichen Erfahrung, und über den ist nichts zu wissen, auch nicht, dass er feststeht. Doch hier wackelt seine Lehre. Kant hielt es für ein Gesetz unseres Verstandes, dass jedes Ereignis eine Ursache hat; David Hume hatte eingewandt, das sei Gewohnheit, wir hätten nur oft genug gesehen, dass auf das eine das andere folgt. Ein Atom, das zerfällt, wann es will, ohne dass irgendetwas den Zeitpunkt festlegt, sieht aus wie Humes später Sieg. Dann wäre Kausalität nicht die Form aller Erfahrung, sondern die Gewohnheit der großen Dinge.

Vielleicht ist das der Grund, warum die Katze aus der Physik in die Sprache ausgewandert ist, wo sie heute fast alles bedeutet, was unentschieden ist. Das Paket, das irgendwo im Lieferwagen liegt, nennt man Schrödingers Paket; die Beziehung, über die man noch nicht geredet hat, Schrödingers Beziehung. Beides ist schief. Das Paket ist die Münze unter der Hand: Es liegt irgendwo, man weiß nur nicht, wo, und keine zwei Pakete werden einander je auslöschen. Ganz falsch ist das Bild trotzdem nicht. Was die Alltagskatzen treffen, ist die Erfahrung, dass das Nachsehen etwas ändert: Die Beziehung, die man anspricht, ist danach eine andere, und das Gespräch war kein Blick auf einen Zustand, sondern ein Eingriff. Die Katze lehrt im Alltag nicht, was Überlagerung ist. Sie lehrt, dass Beobachten kein unschuldiges Geschäft ist, und das immerhin hat sie mit der Physik gemeinsam.

Und die Physik hat angefangen, Katzen zu bauen. Kleine. Im April 2023 berichtete die Gruppe von Yiwen Chu an der ETH Zürich in Science von einem Saphirkristall, sechzehn Millionstel Gramm schwer, rund hundert Billiarden Atome, der in einer Überlagerung zweier Schwingungen gehalten wurde: Er zitterte, grob gesagt, in zwei Richtungen zugleich, und man konnte die Interferenz messen, das Wasser also, das stillsteht. Gekoppelt war er an ein Qubit, ein Stück supraleitender Schaltkreis, so tief gekühlt, dass es sich wie ein einzelnes Atom benimmt. Für die Entdeckung, dass eine solche Schaltung Quantensprünge macht, bekamen John Clarke, Michel Devoret und John Martinis im Oktober 2025 den Nobelpreis, und aus ihren Schaltkreisen sind die Quantencomputer geworden, in denen heute Hunderte solcher künstlichen Atome in Überlagerungen rechnen, bis die Welt hineinschaut und der Fehler kommt. Ihr Hauptfeind ist Zehs Umgebung; man baut sie weg, mit Vakuum und Kälte, und gewinnt Mikrosekunden.

Der Saphir ist keine Katze. Er lebt nicht, er stirbt nicht, er schwingt. Aber er beweist, dass Schrödingers Kette nirgends reißt, wenn man die Umgebung fernhält, und dass die Frage nach der Grenze keine Frage der Größe war. Offen bleibt die Frage von 1935: Warum sehen wir, wenn wir die Tür öffnen, genau eines? Man hat die Stahlkammer hundert Jahre lang von allen Seiten vermessen, Wände, Scharniere, Blech. Nur die Schwelle, an der aus zwei Möglichkeiten eine Tatsache wird, hat noch niemand gesehen, und jede Deutung legt sie woandershin: in den Zähler, in die Umgebung, in eine zweite Welt, in die Grammatik. Die Katze sollte eine Theorie verlegen machen, und die Theorie ist, hundert Jahre nach ihrer Gleichung, so erfolgreich wie verlegen: Jeder Laser, jeder Transistor im Telefon rechnet mit ihr, und niemand kann sagen, was sie über das Innere der Kammer behauptet, bevor jemand nachsieht. Sit venia verbo, schrieb Schrödinger. Das Wort ist verziehen. Die Sache nicht.