Das Phantom der Wirklichkeit

Eine Reise an die Grenzen der Vorstellungskraft

Wie wirklich ist die Wirklichkeit? Was wissen wir tatsächlich, und wo irren wir gewaltig? Die menschlichen Sinne lassen sich immer wieder täuschen. Doch manche Phänomene sind innerhalb unserer Erfahrungswelt gar nicht zu erfassen. Kundschafter aus den Tiefen des Alls zeigen uns Unglaubliches. Und die Reise in die Welt des Allerkleinsten, der Atome, der Teilchen und Quanten, führt uns an die Grenzen des Vorstellbaren – und darüber hinaus.

Der Mond, unser ständiger Begleiter am Nachthimmel, beflügelt unsere Fantasie seit jeher. Ihm wird ein geheimnisvoller Einfluss auf das Leben zugeschrieben, dem man sich nicht entziehen kann. Mythische Steinkreise zeigen, dass der Mond den Menschen schon vor Jahrtausenden beschäftigte.

Warum erscheint der Mond so groß?

Heute kennen wir die Zyklen des Mondes sehr genau und können seine Position am Himmel exakt vorhersagen. Wir wissen, dass seine Anziehungskraft für Ebbe und Flut verantwortlich ist und dass seine Phasen von seiner Stellung zur Sonne abhängig sind. Wir kennen den Abstand zur Erde und wissen, dass es winzige  jährliche Veränderungen gibt. Der Mond ist komplett vermessen – eigentlich. Dennoch gibt es ein Phänomen, für das der Mensch seit Jahrtausenden nach einer  Erklärung sucht: Warum erscheint der Mond manchmal so riesig am Horizont? Verändert sich etwa seine Größe am Nachthimmel?

Öffnungswinkel des Mondes (Animation)
Der Öffnungswinkel zum Mond bleibt immer gleich.

Die sogenannte Mondtäuschung versuchten bereits die alten Griechen zu erklären. Der Philosoph und Naturforscher Aristoteles stellte eingehende Beobachtungen an. Er ging davon aus, dass die Atmosphäre wie eine Art Lupe wirke, was sich besonders dann zeige, wenn der Mond nahe über dem Horizont steht. Eine Deutung, die sich bis heute hartnäckig hält. Sie ist jedoch falsch. Betrachtet man den Mond in verschiedenen Positionen am Himmel und misst den Durchmesser, so zeigt sich: Er ist immer gleich groß, denn der Beobachtungswinkel bleibt gleich. Aristoteles’ Erklärungsversuch löst das Rätsel also nicht.

Ein Zwilling wird zum Riesen

Tatsächlich hat die Mondtäuschung etwas mit unserer Sinneswahrnehmung zu tun. Denn die Größe, in der wir ein Objekt wahrnehmen, wird bestimmt durch das Abschätzen der Entfernung zu diesem Objekt. Manchmal täuscht uns unser Gehirn dabei gewaltig. Ein verblüffendes Experiment zeigt das: Zwei Mädchen – sie sind Zwillinge, daher gleich groß – werfen sich einen Ball zu. Aus unserer Perspektive, also der der Kamera, erscheint jedoch einer der Zwillinge deutlich größer als der andere!

Der Grund ist die Umgebung: Das Experiment spielt in einem ganz und gar ungewöhnlichen Raum, in dem zwei Wände einen extrem spitzen Winkel bilden. Weil es einen solchen Raum in unserer Erfahrung nicht gibt, konstruiert unser Gehirn daraus einen gewohnt rechtwinkligen Raum. Es übernimmt die aus dem Alltag bekannten Entfernungen und Proportionen, wie etwa die Größe der Mädchen in Bezug zur Fenstergröße, und konstruiert ein dazu passendes Bild. Derselbe Interpretationsfehler des Gehirns verursacht die Mondtäuschung, denn am Horizont dienen Häuser als Anhaltspunkte. Wir schätzen dann den Abstand zum Mond geringer ein, als wenn er hoch am Himmel steht. Das heißt, unser Gehirn errechnet aus der „falschen“ Entfernung ein größeres Bild vom Mond.

Unser innerer Filter

Basketballspieler mit Gorilla (Filmausschnitt des Experiments)
Ein "Gast" hat sich unter die Spieler gemischt - weitgehend unbemerkt.

Dass wir unseren eigenen Augen nicht uneingeschränkt trauen können, wird deutlich, wenn wir uns von Zauberern faszinieren lassen. Wir wissen, es geht mit rechten Dingen zu, und haben doch keine Erklärung für die gezeigten Phänomene. Denn unsere Wahrnehmung wird ausgetrickst. Ein wissenschaftliches Experiment der Harvard-Universität zeigt, wie so etwas funktioniert: Bei einem Basketballspiel sind Spieler in gelben und in dunkelblauen Trainingsanzügen zu sehen. Mitten im Spiel mischt sich eine Person im Gorillakostüm unter die Sportler. Ein Überraschungseffekt, der sofort auffällt – nicht aber den Testpersonen, die die Aufgabe bekommen haben, die Ballwürfe ausschließlich der Spieler in Gelb zu zählen. Die große Mehrheit von ihnen hat den Auftritt des Gorillas gar nicht wahrgenommen! Das liegt daran, dass unsere Wahrnehmung selektiv arbeitet. Wir konzentrieren uns auf unsere „Aufgabe“ oder eben auf einen bestimmten Ausschnitt des Geschehens, alles andere gelangt nicht ins Bewusstsein. Denn das Gehirn muss die Überfülle an Sinnesinformationen filtern, um effizient arbeiten zu können. Es muss die Informationen nach „wichtig“ und „unwichtig“ sortieren. Und weil wir uns so perfekt auf das vermeintlich Wesentliche konzentrieren können, können uns Zauberkünstler schon mit schlichten Tricks verblüffen.

Allen Täuschungen zum Trotz: Die Fähigkeit zur selektiven Wahrnehmung ist ein Segen. Aus der Fülle von Reizen wählen wir ständig aus, was für uns Bedeutung hat – ganz ohne Nachdenken. Jeder macht sich so sein eigenes Bild von der Wirklichkeit und vermeidet damit, in der Flut der Reize unterzugehen. Für Gefahrensituationen sind wir gerüstet, zum Beispiel im Straßenverkehr: Plötzliche Veränderungen fallen uns besonders auf, ebenso Muster, die wir einmal als wichtig abgespeichert haben. Dank unseren Fähigkeiten, Unwichtiges von Wichtigem zu trennen, können wir etwa Verkehrssituationen vorausschauend einschätzen.

Verrückte Welt der Quanten

Aber wo endet die Wirklichkeit? In früheren Zeiten war diese Frage vielleicht einfacher zu beantworten. Heute können wir mit technischen Hilfsmitteln in die Welten vordringen, die wir mit unseren Sinnen nicht erfassen können – im Großen wie im Kleinen. Weltraumsonden und gigantische Teleskope, die immer genauere Daten und Bilder liefern, bringen uns die unermesslichen Tiefen des Weltraums näher. Mithilfe von Vergrößerungstechnik dringen wir in den Mikrokosmos vor: in die Welt der Einzeller, der Viren und Bakterien. Moderne Hochleistungs-Elektronenmikroskope ermöglichen bereits den Blick auf die Ebene der Moleküle und Atomgitterstrukturen. Doch auf dem Weg zum Allerkleinsten entzieht sich die Wirklichkeit mehr und mehr unserer Erfahrung. Schon Atome und deren Bausteine gehören zu einer Welt, die nicht mehr wohlgeordnet ist.

Willkommen in der Quantenrealität - hier gelten andere Gesetze. Ein Teilchen ist gleichzeitig eine Welle, und ein Quant kann überall sein. Nur in dem Moment, in dem wir messen, gibt es sich zu erkennen. Auf dieses Phänomen stießen Forscher in einem Experiment: Lichtquanten, die kleinsten Einheiten des Lichts, werden mit einer Laserkanone gegen eine Wand geschossen. Trotz immer gleicher Bedingungen prallen die Quanten an völlig verschiedenen Stellen gegen die Wand. Die Erklärung: Die Lichtquanten folgen auf ihrem Weg keiner festen Bahn, sondern scheinen sich wie Wellen auszubreiten. Erst bei Kontakt mit der Messfläche gibt sich das Licht wieder als Teilchen zu erkennen. Der Aufprallort ist nicht vorhersehbar.

Quanteneffekte in der Technik

Übertragen auf unsere Welt könnte man sich die Quantenwirklichkeit so vorstellen: Ein Ball, den jemand dribbelt, würde nicht an der vorgesehenen Stelle aufprallen, sondern an allen möglichen Orten. Solange niemand hinsieht, könnten wir nicht sagen, wo sich der Ball befindet. Erst durch den Blick eines Beobachters wird der Ball lokalisiert – so wie das Lichtteilchen auf der Messfläche. Eine verrückte Welt, die in unserem Alltag keinen Sinn ergibt. Nichts davon entspricht unserer Erfahrung. Aber es ist die Wirklichkeit in der Welt der Quanten. Wem diese Vorstellung absurd erscheint, befindet sich in bester Gesellschaft. Albert Einstein hat die Welt der Quanten intensiv erforscht. Dennoch bereitete ihm die Vorstellung von einer Welt der unbestimmten Möglichkeiten Unbehagen.

Experiment zum Meißner-Ochsenfeld-Effekt: Ein Magnet schwebt über einem Supraleiter, der mit flüssigem Stickstoff gekühlt wird.
Supraleitung: Der Meißner-Ochsenfeld-Effekt bringt Magneten zum Schweben.

Aber es gibt einen triftigen Grund, auf die Existenz der verwirrenden Quantengesetze zu vertrauen: Sie funktionieren! Quantenphänomene können eine Magnetschwebebahn schweben lassen, denn sie sind für die sogenannte Supraleitung verantwortlich. Bestimmte Materialien verlieren, wenn man sie extrem abkühlt, ihren elektrischen Widerstand. Ohne diesen Widerstand lässt sich ein starkes Magnetfeld erzeugen. Auf diesem Magnetfeldpolster können Objekte wie von Geisterhand geführt schweben. Die Effekte der Quantenrealität haben unseren Alltag schon erobert. Man kann darauf gespannt sein, wie sie unsere Wirklichkeit in Zukunft verändern werden.

Um unser Web-Angebot optimal zu präsentieren und zu verbessern, verwendet das ZDF Cookies. Durch die weitere Nutzung des Web-Angebots stimmen Sie der Verwendung von Cookies zu. Näheres dazu erfahren Sie in unserer Datenschutzerklärung.

Gemerkt! Merken beendet Bewertet! Bewertung entfernt Abonniert! Abo beendet