LexiTV - Das MDR Wissensmagazin - Bildung für alle

Doppelleben

Wie so oft sträubt sich der "gesunde Menschenverstand" gegen das, was die Physik beweist: Welle sei das Licht - bloß woraus? Teilchenstrom sei es - und doch materiefrei. Da führt das Licht ja ein absolut körperloses Doppelleben.

Woher kommt Licht? Aus der Steckdose, aus der Glühbirne, von der Sonne? Alles richtig. Aber woraus es besteht, folgt daraus nicht. Wir beobachten, dass Licht sich ausbreitet, rasend schnell. Auch im Kosmos "fliegt" es extrem rasch, über riesige Distanzen. Ist es also ein Strom winziger Teilchen, der auf Gegenstände oder auf die Netzhaut unserer Augen trifft - und der mit Vorliebe leere Räume, wo ihn nichts hindert, überwindet? Der berühmte Newton war davon überzeugt.

Wellen im Nichts?
Oder ist, wie schon der Naturforscher Christian Huygens - ebenfalls im 18. Jahrhundert - behauptete, das Licht eine Welle, wie im Wasser, die sich quasi unendlich fortpflanzen kann? Welle im Wasser, Schallwellen in der Luft - gut! Doch ohne Materie, im kosmischen Vakuum? Da müsste der gesunde Menschenverstand eigentlich protestieren. Aber die Forscher setzten für mehr als anderthalb Jahrhunderte auf das Wellenkonzept allein.

In der mystischen Sphäre
Beides stimme, meinen moderne Physiker nun, und sagen dem Licht ein Doppelleben nach. Man könne ja jede Sache immer von mindestens zwei Seiten sehen, je nachdem, was erklärt werden soll. Trotzdem: Licht als Welle und als Teilchenstrom, geht das denn zusammen? Sollte man sich nicht für eines von beiden entscheiden? Denn auch Blicke von mehreren Seiten, auf ein und dieselbe Sache, müssten doch ein widerspruchsfreies Gesamtbild ergeben.

Die letzte Antwort der Experten hört sich dann ziemlich geheimnisvoll und ausweichend an: Licht sei ein Wesen der Quantenwelt, das gewöhnlicher Logik entwische. Quantenwelt? In dieser beinahe mystischen Sphäre, die nur in den Formeln der Physiker existiert, kann tatsächlich alles passieren: Dinge können gleichzeitig an verschiedenen Orten sein, spurlos durch Wände gehen, überhaupt kein Problem. Mit irdischen Vorstellungen kommen wir da nicht weit.

Welle und Teilchen
Tatsächlich ist das Phänomen Licht erst als Welle und Teilchen überhaupt zu verstehen. Beide Ansätze, Wellen- und Teilchenmodell, liefern gemeinsam die erschöpfende Deutung. Bloß auf die Widerspruchsfreiheit, auf unsere gewohnte Logik, darauf müssen wir verzichten. Nein, wir werden nicht verrückt - sondern nennen das Physik!

Licht als Welle
Modell Nummer Eins: Licht ist eine Welle, kein Teilchen. Licht ist demnach eine elektromagnetische Welle, was heißen soll: Sie ist materiefrei - wie jene Wellen, die wir per Rundfunkgerät oder Fernseher empfangen. Schickt man Licht durch zwei dicht nebeneinander angebrachte Spalte, dann entstehen dahinter Bereiche gegenseitiger Verstärkung und Auslöschung - wie es auch bei zwei Wasserwellen, die um den Pfeiler einer Seebrücke herumgelaufen sind und dann aufeinander treffen, der Fall sein würde. Wir sprechen von Interferenzen. Damit wäre der Beweis erbracht: Licht ist eine Welle! ...