Der geölte Quantenblitz

von Bernd Schuh

Er hat eigentlich nichts gemacht, was nicht auch die Telekom tagtäglich tut: Durch ein hohles Metallrohr, einen sogenannten Wellenleiter, hat er Mikrowellen laufen lassen. Aber der Kölner Physikprofessor Günter Nimtz ist mittlerweile geradezu berüchtigt für derart harmlos scheinende Experimente. Denn was am Ende des knapp zwanzig Zentimeter langen Hohlrohrs über Verstärker hörbar wird, ist ein Stück aus Mozarts 40. Symphonie, nicht gerade in digitaler Qualität, aber durchaus sendefähig. Und das ganz und gar nicht Harmlose an dieser Musik ist die Geschwindigkeit, mit der sie übertragen wird: Nimtz beschleunigt das g-Moll-Stück auf 4,7fache Lichtgeschwindigkeit.

Das klingt nach Science-fiction. Schließlich ist es nach der Speziellen Relativitätstheorie unmöglich, daß Signale sich schneller als Licht ausbreiten. Auch Musik von Mozart sollte da keine Ausnahme machen. Doch bei der 40. Symphonie ist der Fall nicht so einfach. In Nimtz' Experiment kommt nämlich ein Phänomen mit dem vielsagenden Namen "Tunneleffekt" ins Spiel. Ihn kennen Physiker aus der Quantenmechanik, er tritt in Reaktionen in H-Bomben und in Rechnerchips auf, und auch beim Urknall soll er mitgemischt haben. Dieses seltsame Tunnelphänomen erlaubt Teilchen oder Wellen, eigentlich unüberwindliche Barrieren zu durchdringen. Man stelle sich einen Traktor vor, der eine hohe Betonmauer zu überwinden versucht, indem er immer wieder dagegenfährt. Was nach klassischer Physik der schiere Schwachsinn wäre, wird in der Mikrowelt der Quantenphysik zum aussichtsreichen Unternehmen: Wegen des Tunneleffekts besteht dort eine Chance, den Weg auf die andere Seite der Mauer zu finden - und zwar ohne diese zu zerstören oder zu überfahren. Freilich ist die "Tunnelwahrscheinlichkeit" extrem gering - für einen Traktor oder ein anderes makroskopisches Objekt praktisch gleich Null.

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Anders ergeht es den Mikrowellen im Nimtzschen Experiment. Ihre Wellenlänge ist so gewählt, daß sie eigentlich nicht durch den Wellenleiter passen: Sie sind zu breit. Die meisten schaffen es auch nicht, aber einigen gelingt es doch, auf die andere Seite zum Verstärker zu kommen. Für diesen Tunnelvorgang - und das ist das eigentlich wichtige Ergebnis der Kölner Experimente - brauchen die Wellen offenbar keine Zeit. Außerhalb des Tunnelstücks folgen die Wel-

len brav den klassischen Gesetzen und bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit. Das Tunneln selbst geschieht dagegen offenbar "instantan". Insgesamt ergibt sich daher für die gesamte Strecke vom Sender bis zum Aufnahmegerät eine überlichtschnelle Durchschnittsgeschwindigkeit.

Vor zwei Jahren hatte Günter Nimtz erstmals das instantane Tunneln nachgewiesen, allerdings mit einer unmodulierten und damit informationslosen Mikrowelle. Damals prophezeite er, daß er auch Information überlichtschnell würde übertragen können. Seine Ankündigung entnahmen die Kollegen allerdings nicht den Fachzeitschriften, sondern Medien wie der ZEIT (Nr. 45, 1993). Die Wissenschaftler reagierten pikiert. Das Fachblatt Physikalische Blätter dokumentierte den Expertenstreit. Zahlreiche Leserbriefe versuchten, Nimtz nachzuweisen, daß nicht sein kann, was nicht sein darf. Daß die Fachleute sich dabei allerdings gegenseitig widersprachen, schuf neuerliche Verwirrung.

"Mittlerweile", sagt Nimtz schmunzelnd, "hat die Anfeindung nachgelassen. Unsere Messungen sind international wiederholt worden, niemand behauptet mehr, wir hätten falsche Messungen durchgeführt. Jetzt geht es nur noch um Deutung." Die ist allerdings mit seinem neuen Experiment nicht gerade einfacher geworden. Konnten die Zweifler sich bis dato noch damit herausreden, bei den ursprünglichen Experimenten sei ja weder Information noch ein Signal übermittelt worden, so läßt sich diese Argumentationslinie heute nur noch von Musikbanausen aufrechterhalten, die nicht gewillt sind, Mozartschen Partituren einen Informationsgehalt zuzugestehen.

Gerät damit ein Grundpfeiler des Physikgebäudes, das Gesetz von Ursache und Wirkung (das Kausalitätsprinzip), ins Wanken? Wäre dem so, dann ließen sich Situationen konstruieren, in denen eine Wirkung zeitlich vor ihrer Ursache nachgewiesen werden kann.

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